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L 225/224 21.8.2001 Journal officiel des Communautés européennes FR APPENDICE 4 CALCUL DES CONDITIONS DE CENTRIFUGATION 1. Le temps de centrifugation est donné par la formule suivante (on suppose que les particules sont sphériques): t = 9 2 ! 2 rp 2 … s ¯ aq† ln…Rb= Rt † …1† Par commodité, tous les paramètres sont indiqués en unités n'appartenant pas au SI (g, cm) où: x = vitesse de rotation (=2 p rpm/60), rad s ¯1 rpm = tours par minute; g = viscosité de la solution, g s ¯1 cm ¯1 r p q s q aq R t R b = rayon des particules, cm = densité du sol, g cm ¯3 = densité de la solution, g cm ¯3 = distance entre le centre du rotor de la centrifugeuse et le haut de la solution dans le tube de la centrifugeuse, cm = distance entre le centre du rotor de la centrifugeuse et la base du tube de la centrifugeuse, cm R b-R t = longueur du mélange sol/solution dans le tube de la centrifugeuse, cm Dans la pratique, le double du temps calculé est nécessaire pour obtenir une séparation complète. 2. On peut simplifier l'équation (1) si l'on considère que la viscosité (g) et la densité (q aq) de la solution sont égales à la viscosité et à la densité de l'eau à 25 °C; dans ce cas, g = 8,95 × 10 ¯3 gs ¯1 cm ¯1 et q aq = 1,0 g cm ¯3 . Le temps de centrifugation est donné par l'équation 2: 3; 7 t = …rpm† 2 · rp 2 Rb ln … s¯1† Rt 3. L'équation 2 montre l'importance des paramètres du temps (t) et de la vitesse (rpm) pour définir les conditions de centrifugation permettant de séparer des particules d'une taille définie (c'est-à-dire d'un rayon de 0,1 lm dans notre cas): 1) la densité du sol et 2) la longueur du mélange dans le tube de la centrifugeuse (R b-R t), déterminent la distance qu'une particule de sol doit parcourir entre le haut de la solution et la base du tube; il apparaît que, pour un volume fixe, la longueur du mélange dans le tube dépend du carré du rayon du tube. 4. La figure 1 présente les différents temps de centrifugation (t) en fonction de la vitesse de centrifugation (rpm) pour différentes densités du sol (q s) (figure 1a) et pour differentes longueurs du mélange dans les tubes de la centrifugeuse (figure 2a). La figure 1a montre nettement l'influence de la densité du sol. Pour une centrifugation classique de 3 000 rpm, le temps de centrifugation est d'environ 240 min pour une densité du sol de 1,2 g cm 3 , alors qu'il n'est que de 50 min pour 2,0 g cm 3 . La figure 1b montre d'une manière similaire que, pour une centrifugation classique de 3 000 rpm, le temps de centrifugation est d'environ 50 min pour un mélange de 10 cm de long et de seulement 7 min pour une longueur de 1 cm. Il convient cependant de trouver un compromis optimal entre un mode de centrifugation exigeant le moins de longueur possible et la séparation commode des phases après la centrifugation. …2†
21.8.2001 L 225/225 Journal officiel des Communautés européennes FR 5. De plus, lorsque l'on définit les conditions expérimentales de la séparation sol/solution, il importe de considérer l'existence d'une troisième «pseudo-phase», les colloïdes. Ces particules, d'une taille inférieure à 0,2 lm, peuvent influencer de manière significative le mécanisme d'adsorption d'une substance dans une suspension de sol. Après la centrifugation, réalisée comme cela est décrit ci-dessus, les colloïdes restent dans la phase aqueuse et sont analysés en même temps que celle-ci. On perd donc les informations sur leur impact. Si le laboratoire dispose d'équipements d'ultracentrifugation ou d'ultrafiltration, il peut étudier plus en détail l'adsorption/désorption d'une substance dans le sol et obtenir des informations sur l'adsorption de la substance sur les colloïdes. Il faut effectuer dans ce cas une ultracentrifugation à 60 000 rpm/min ou une ultrafiltration avec des filtres d'une porosité de 100 000 dalton pour séparer les trois phases, sol, colloïdes, solution. Le protocole d'essai doit être modifié en conséquence afin que les trois phases soient analysées. Temps de centrifugation (min) 1000 100 10 1 ρ s= 1,2 g cm -3 ρs = 2 g cm-3 ρs = 1,5 g cm-3 ρ s= 4 g cm -3 ρ s = 6 g cm -3 1 jour 1 heure 1000 10 000 Vitesse de centrifugation (rpm) Fig. 1a. Variation du temps de centrifugation (t) en fonction de la vitesse de centrifugation (rpm) et de la densité du sol. (q s). R t = 10 cm, R b-R t = 10 cm, g = 8,95 × 10 ¯3 gs ¯1 cm ¯1 et q aq = 1,0 g cm ¯3 à 25 °C. Temps de centrifugation 1000 100 10 1 100 L = 20 cm L = 10 cm L = 5 cm L = 2 cm L = 1 cm 1 jour 1 heure 1000 10 000 Vitesse de centrifugation (rpm) Fig. 1b. Variation du temps de centrifugation (t) en fonction de la vitesse de centrifugation (rpm) et de la longueur du mélange dans le tube de la centrifugeuse (R b-R t) = L; R t = 10 cm, g = 8,95 × 10 ¯3 gs ¯1 cm ¯1 , q aq = 1,0 gcm ¯3 à25°Cetq s = 2,0 g cm ¯3 .
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