Den flokkulering er den fysisk-kemiske proces, hvor suspenderede faste stoffer i et flydende agglomerat til dannelse af større partikler, generelt meget porøse, kaldet flokke. Flokker aflejres generelt meget hurtigere end de primære partikler, hvorfra de dannes. Flokkuleringen kan finde sted naturligt eller kan accelereres ved tilsætning af et flokkuleringsmiddel, såsom f.eks. Acrylamid .
Mest suspenderet stof og især ler bærer negative ladninger: lerpartiklerne skal falde, men tyngdekraftens virkning forbliver ubetydelig sammenlignet med den termiske omrøring, det arkimediske tryk og det faktum, at disse negative partikler afviser hinanden (dermed en faldhastighed på rækkefølge på 0,33 m / h, utilstrækkelig, partiklerne forbliver i suspension ). Når kationer neutraliserer disse negative partikler, binder de sig delvist til lerpartiklerne, hvilket har den virkning, at de kommer tættere på hinanden og danner større og større flokke, der mister deres kolloide tilstand : flokkulering opstår med faldende aggregater ( sedimentationsfænomen ).
Trivalente eller divalente kationer, ved binding til flere lerpartikler, er mere effektive end monovalente ioner, der kun binder til en lerpartikel og vil neutralisere dens overfladeladninger. Under visse betingelser (for eksempel i nærværelse af blødt vand og i et basisk medium) kan disse monovalente ioner endda opføre sig som deflokkulationsmidler.
Flokkulering på polymer implementerer to mekanismer: den første kaldes adsorption og den anden kaldes tværbinding. Partiklerne adsorberes på en kemisk polymer (flokkuleringsmiddel), hvorefter polymeren ruller op på sig selv og skaber en flok, der takket være et større volumen og en større masse vil bundfælde sig.
Opløste mineraler (ioner), døde organiske stoffer og bakterier er naturlige flokkuleringsmidler. Således flokkles ler generelt i søer og floder.
Når ferskvand fyldt med ler og andre fine partikler kommer i kontakt med en masse saltvand (fyldt med bivalente ioner) er der flokkulering af disse partikler. Fænomenet er særlig tydeligt i flodmundinger .
I agronomi er flokkulering dannelsen af cementerede aggregater af kolloider og faste jordpartikler gennem calciumbroer.
Flokkulering er en afgørende skridt i den primære behandling af vand (rensning, rensning, potabilisation), for hvilke såkaldte flokkuleringsmiddel midler, såsom metal- ioner ( jern , aluminium ) eller makromolekyler (polyelektrolytter) anvendes for at fremme aggregeringen af miceller og suspenderet stof.
Den natriumsilikat anvendes som en deflokkulant i keramik . Det vil sige, det gør det muligt ved at tilføje små mængder til pastaen at opnå en glide (flydende ler) med meget lidt vand.
Flokkulering er også et vigtigt princip til brygning af øl. Sedimentet og partiklerne i suspension i bryggerølen dekanteres af bryggegærene. Disse flager sammen med dvalegæren danner det, der kaldes læse .
Visuel analyse er stadig den mest anvendte test i dag. Prøven placeres i en gennemsigtig beholder og observeres med det blotte øje med regelmæssige tidsintervaller. Målingstiden er direkte knyttet til applikationen, og den kan være fra et par minutter (vinaigrette) til flere måneder eller år (kosmetisk creme). Hvis visuelle observationer viser en variation i homogenitet (farveændring, faseadskillelse, migration osv.), Der er større end et acceptabelt niveau, anses produktet for at være ustabilt og bør omformuleres eller udsættes for en ændring i produktionsprocessen. .
ISO / TR 13097-standarden opsummerer alle tilgængelige teknikker til at overvåge den fysiske stabilitet af spredte systemer.
Dette dokument præsenterer:
- Destabiliseringsmekanismerne: variation i partikelstørrelse, migration, faseinversion osv.
- Karakteriseringsværktøjer (visuel observation, rumligt løst lysspredning, akustik og elektroakustik osv.)
- Metoder til acceleration af destabilisering (termisk eller mekanisk acceleration)
- Stabilitetsforudsigelse
Destabiliseringen af kolloide systemer er en kinetisk proces, uanset den valgte stabilitetstest (visuel observation, partikelstørrelsesfordeling, lysspredning, reologi, zeta-potentiale osv.), Udviklingen af parameteren (e) som en funktion af tiden skal tages i betragtning. Stabilitetstesten skal derfor gentages over tid og med et jævnt interval for at opdage usædvanlige variationer sammenlignet med et produkt, der vurderes at være stabilt. Den tekniske rapport insisterer på interessen for at analysere prøven med ikke-destruktive teknikker og præsenterer grænserne for accelerationsmetoderne.
Den kinetiske destabiliseringsproces kan tage tid, derfor er interessen for teknikker med større følsomhed og accelerationsmetoder. Hævning af temperaturen er den mest anvendte metode og tillader et fald i viskositet, en stigning i diffusions- / kollisionsfænomener osv. Ud over at øge destabiliseringshastighederne gør opbevaring ved høj temperatur det muligt at simulere levevilkår for et fremstillet produkt. (under opbevaring og transport kan temperaturer nemt nå 40 ° C). Temperaturen må ikke overstige en kritisk værdi, der er specifik for hvert system (faseinversion, kemisk nedbrydning eller kogetemperatur), hvilket gør denne test ikke i overensstemmelse med reelle forhold. Andre accelerationsteknikker kan bruges såsom centrifugering, men skal tages med forsigtighed, fordi de kræfter, der udøves på systemet, kan generere ændringer af prøveens originale egenskaber (ændring i viskositet, ændring af polymernetværket, segregationspartikler ...) og derfor give resultater, der er forskellige fra virkeligheden.