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L'osmose inverse est une technologie de séparation utilisée dans le procédé
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Bac S 2016 Polynésie HYPERLINK "http://labolycee.org" http://labolycee.org
EXERCICE III : Dessalement de leau de mer (5 points)
En Europe, des usines de dessalement sont présentes sur les côtes de la mer Méditerranée où leau douce est rare, par exemple à Barcelone en Espagne.
On sintéresse, dans cet exercice, à limpact environnemental des saumures rejetées dans la mer par ces usines.
On appelle saumure la solution concentrée en composés ioniques obtenue à la fin du processus de dessalement, majoritairement du chlorure de sodium. Les courants marins de la mer Méditerranée sont en général faibles et ne permettent pas une dilution immédiate des saumures rejetées, ce qui peut perturber les écosystèmes marins.
La Posidonie de Méditerranée (Posidonia Oceanica) est une plante aquatique qui forme de vastes herbiers entre la surface de leau et une profondeur de lordre de 40 m. Ces herbiers constituent lécosystème majeur de Méditerranée et jouent un rôle important dans la protection des côtes contre lérosion. De nombreux organismes, animaux et végétaux, trouvent protection et alimentation dans ces herbiers.
En Espagne, des études ont montré que la plante à fleurs aquatique Posidonia Oceanica est très sensible aux variations du taux de salinité de ses habitats naturels.
Des effets notables sur sa vitalité ont été observés dès que la salinité atteint 37,4 g de sel par kilogramme deau de mer.
Daprès les sites http://fr.wikipedia.org et http://www.larecherche.fr
Données :
- Masses molaires atomiques : M(Cl) = 35,5 g.mol-1 ; M(Na) = 23,0 g.mol-1
- Valeur moyenne de la masse volumique de l eau de la mer Méditerranée :
rð ð= 1027 kg.m-3
- Osmose inverse :
Dans la nature, l osmose est un phénomène naturel, essentiel aux équilibres biologiques, qui consiste en la migration de leau vers les solutions les plus concentrées. Cet écoulement sarrête naturellement lorsque le système a atteint léquilibre.
Losmose inverse est une technologie de séparation utilisée dans le procédé industriel de dessalement de leau de mer. Lorsque lon applique une pression suffisante sur la solution la plus concentrée, le flux deau est alors dirigé en sens inverse, cest à dire de la solution la plus concentrée vers la solution la moins concentrée.
Schéma de principe de losmose inverse : membrane semi-perméable
séparant les deux solutions
INCLUDEPICTURE "http://www.polymem.fr/wp-content/uploads/2015/04/Schema-osmose-inverse.jpg" \* MERGEFORMATINET
Daprès le site www.polymem.fr
On appelle salinité la masse totale de sels dissous dans un kilogramme deau de mer. Pour simplifier, on considèrera quil sagit uniquement de chlorure de sodium.
Leau de mer de la Méditerranée a une salinité naturelle moyenne de 35,6 g.kg-1.
Déterminer, parmi les valeurs suivantes, celle qui est égale à la concentration molaire moyenne en ions chlorure dans leau de mer.
0,609 mol.L-1 0,687 mol.L-1 0,625 mol.L-1 0,592 mol.L-1
Expliquer en quoi la technique de dessalement de leau de mer par osmose inverse est génératrice de saumures.
On envisage de mélanger 1,0 L dune saumure obtenue en fin de processus de dessalement avec 200 L deau de mer avant de rejeter le mélange obtenu en Méditerranée. Cette saumure est analysée par conductimétrie, comme explicité à la page suivante.
Ce rejet présente-t-il un danger pour les écosystèmes marins ?
Remarque :
Le candidat est évalué sur sa capacité à analyser les documents, à mettre en uvre une démarche de résolution et à présenter ses résultats de manière adaptée.
Toutes les prises dinitiative et toutes les tentatives de résolution, même partielles, seront valorisées.
Dosage des ions chlorure présents dans la saumure en fin du processus de dessalement
Équation de la réaction support du dosage :
Cl((aq) + Ag+(aq) ( AgCl(s)
Protocole opératoire :
Diluer 500 fois la saumure pour obtenir une solution S.
Introduire un volume V1 = 10,00 mL de la solution S dans un bécher.
Mettre en place une sonde de conductimétrie dans le bécher en ajoutant de leau distillée de manière à immerger la sonde.
Remplir une burette graduée avec une solution de nitrate dargent de concentration molaire C2 en ions Ag+ égale à 2,00 × 103 mol.L-1.
Verser progressivement la solution de nitrate dargent dans le bécher et relever les valeurs de la conductivité du milieu réactionnel après chaque ajout.
Évolution de la conductivité sð du milieu réactionnel en fonction du volume V2 de la solution de nitrate d argent ajoutée, dans le cas de la saumure obtenue en fin du processus de dessalement :
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