1 / 111

Capteurs d’analyse GPA-668 Automne 2010

Capteurs d’analyse GPA-668 Automne 2010. Turbidité. Mesure de la turbidité. Définition: Expression de la propriété optique des solutions à diffuser ou à absorber la lumière au lieu de la laisser passer. Diffusion de la lumière: Effet Tyndall. Indicateur universel de la qualité de l ’eau:

thai
Download Presentation

Capteurs d’analyse GPA-668 Automne 2010

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Capteurs d’analyseGPA-668Automne 2010

  2. Turbidité

  3. Mesure de la turbidité • Définition: • Expression de la propriété optique des solutions à diffuser ou à absorber la lumière au lieu de la laisser passer. • Diffusion de la lumière: • Effet Tyndall. • Indicateur universel de la qualité de l ’eau: • Présence de particules en suspension. Source photo: http://ga2.er.usgs.gov/bacteria/helpturbidity.cfm

  4. Effet Tyndall • Diffusion de la lumière par un milieu trouble (un milieu transparent contenant des particules) • Intensité de la lumièrediffuséevslongueurd’onde de la lumièreincidente. • I = k/l4 • Loi applicable si la dimension des particulesestinférieure à la longueurd’onde. Sinon, la loi de réflexionnormales’applique. NTU :

  5. Principe de mesure de la turbidité.

  6. Principe de mesure de la turbidité. • Norme DIN 38404 • Norme ISO 7027 • Lumière: • 860 nm +/- 30 nm • Cônes de réception de 30°. • En laboratoire: L2 • En usine: G/G1

  7. Principe de mesure de la turbidité. • Deux façons de mesurer, via capteur à 12° ou à 90°.

  8. Source: http://www.instrumexpert.com Mesure à 12° • Dans ce cas, une petite particule fournit un faible signal de lumière dispersée et une grosse particule donne un important signal de lumière dispersée. • Le résultat de la mesure est pratiquement indépendant de la taille des particules. • La présence de beaucoup de petites particules produit le même résultat qu’une seule grosse particule, ce qui permet au système d’être calibré en mg/l.

  9. Source: http://www.instrumexpert.com Mesure à 90° • Avec cette mesure, les petites particules (<0,3 μm) produisent un signal aussi important (ou même plus important) que des particules d’un diamètre plus gros. • Cette méthode de mesure est utilisée, quand les petites particules doivent être mesurées. • Pour avoir une idée de la taille des particules, un second détecteur de lumière dispersée est nécessaire (mesure à 12°).

  10. Source: http://www.instrumexpert.com Bilan selon les tailles de particules en suspension • À environ 0.3 μm, les mesures de lumière dispersée sous les angles de 12° et 90° donnent le même résultat. • Si plus de 0.3 μm, le signal de lumière dispersée à 90° est faible, alors qu’il est plus fort à 12°. • À moins de 0.3 μm, c’est l’inverse.

  11. Unités de mesure • JTU: Jackson Turbidity Unit • 1 JTU = 1 ppm de terre à foulon dans de l’eau pure • FNU: Formazine Nephelometric Unit • TE/F: Trübungseinheiten Formazin • NTU: Nephelometric Turbidity Unit • 1 NTU = 0.02 % de réflexion de la lumière • FTU: Formazine Turbidity Unit 50 NTU 500 NTU 5 NTU NTU :

  12. Produit de référence • Formazine (C2H4N2) • Toxique - couleur du lait • Standard ISO 7027 contient la recette de la Formazine. NTU/FTU: http://www.optek.com/

  13. Plages de valeurs typiques • Pour l’eau propre: • 0 à 10 000 FNU • Pour l’épuration des eaux: • de 0 à 300 gr/l

  14. Quelques valeurs typiques de turbidité Boue primaire Boue active Boue recirculée Boue digérée

  15. Le turbidimètre • Appareil mesurant le « trouble » d ’une solution contenant des particules non dissoutes. • Basé sur la réflexion de la lumière. http://www.optek.com/

  16. Exemple d’un turbidimètre(Endress + Hausser) • Un des principes utilisés consiste à utiliser un émetteur (1) et deux photodiodes (2) et (3). • Essuie-glace (4)

  17. Exemple d’un turbidimètre(Endress + Hausser) • Le récepteur le plus éloigné est le récepteur de mesure. La courbe du signal lumineux reçu croit de 0 à 4000 NTU, puis décroît. • Pour un même niveau lumineux, deux turbidités possibles...

  18. Exemple d’un turbidimètre(Endress + Hausser) • Le récepteur le plus près permet de distinguer quelle turbidité s’applique.

  19. Effet de la couleur des parois sur la mesure • Erreur de mesure inférieure si parois noires et loin. • Enfoncer le capteur d ’au moins 4 cm dans le milieu à mesurer.

  20. Montage en conduite • Face inclinée en direction de la direction d’arrivée du liquide. • Face orientée pour éviter les dépôts.

  21. Montage en conduite • Sonde rétractable pour faciliter la maintenance.

  22. Calibration d’un turbidimètre • Calibrer avec votre boue ou avec la formazine. • 1) préparer trois échantillons • Échantillon original 100 % • Échantillon à 33% • 1 volume original + 2 volumes d ’eau • Échantillon à 10% • 1 Volume original + 9 volumes d ’eau

  23. Calibration d’un turbidimètre • 2) Calibrer l’appareil à 10%, 33% et 100%. • 3) Faire analyser votre échantillon original en laboratoire pour en connaître la turbidité. • Contrôle de plausibilité de l’échantillonnage • Ajustement de l’appareil

  24. Applications • Traitement de l’eau potable • Réglage de la dose d’agent floculent ou de la vitesse de filtration. • Traitement des eaux d’égout • Réglage du taux de boues à enlever. • Industrie alimentaire • Production de vin, spiritueux et jus.

  25. Potentiel Hydrogène

  26. Mesure du pH • Définition du pH: • Unité de mesure logarithmique décrivant le degré d’acidité ou d’alcalinité d’une solution. • « p » est le symbole mathématique d’un logarithme négatif • « H » est le symbole chimique de l’hydrogène. • En version française, pH = potentiel Hydrogène

  27. Mesure du pH • Équation du pH: • C’est le ratio des ions H3O+ et OH-.

  28. Mesure du pH • Valeurs de pH • Si pH<7, il y a + d’ions H3O+ que OH-. • Si pH>7, il y a + d’ions OH- que H3O+. • Si pH=7, il y a équilibre entre les ions H3O+ et OH-.

  29. Mesure du pH • Équations chimiques : • 1) Augmentation du nombre d’ions H3O+ • 2) Augmentation du nombre d’ions OH-, ce qui implique une diminution du nombre d’ions H3O+

  30. Mesure du pH • Acide acétique (moins que 1% des molécules se décomposent) :

  31. Wikipedia Mesure du pH

  32. Définitions: • Nombre d ’Avogadro • Nombre de molécules contenues dans la molécule-gramme d’une substance. • NA=6.022169x1023 mol-1

  33. Définitions: • Concentration: • unité de concentration en mols / Litre. • Exemple: • NaCl à 0.5 mol/Litre Ajouter de l’eau pour obtenir un volume total de 1 Litre 29,25 grammes de NaCl 23+35.5=58.5

  34. Définitions: • Molarité: • unité de concentration en mols / kg. • Exemple: • NaCl à 0.5 mol/kg Ajouter 1000 grammes d’eau 29,25 grammes de NaCl

  35. Définitions: • % masse: • unité de concentration en % de la masse totale. • Exemple: • NaCl à 10 % Ajouter 900 grammes d’eau 100 grammes de NaCl

  36. Exemple #1: • Calculer la quantité de sel (NaCl) requis pour obtenir une concentration de 1 mol/L ? • Masse molaire du Na : M1 = 0.023 kg/mol • Masse molaire du Cl : M2 = 0.035 kg/mol • M = M1 + M2 = 0.058 kg/mol

  37. Exemple #1: • Il faut utiliser 0.058 kg de sel pour en avoir 1 mol. • On ajoute ensuite de l’eau, jusqu’à ce que le volume total soit de 1 litre.

  38. Exemple #2: • Calculer la quantité de sel (NaCl) requis pour obtenir une molarité de 0.75 mol/kg? • On sait (de l’exemple #1) que M = M1 + M2 = 0.058 kg/mol • 0.75 mol correspond à 0.0435 kg .

  39. Exemple #2: • Il faut utiliser 0.0435 kg de sel pour en avoir 0.75 mol. • On ajoute ensuite de 1 kilogramme d’eau.

  40. Principes de mesure • Indicateurs colorés • Erreur de précision de ±0.2 à ±2 (pH) • Le plus courant: • Teinture de tournesol • Rougit si acide / Bleuit si base • Gamme de pH = 6 à 8

  41. Principes de mesure • Électrodes de verre • Deux électrodes  pile • 1 - a sensing part of electrode, a bulb made from specific glass2 - sometimes electrode contain small amount of AgCl precipitate inside the glass electrode3 - internal solution, usually 0.1M HCl for pH electrodes or 0.1M MeCl for pMe electrodes4 - internal electrode, usually silver chloride electrode or calomel electrode5 - body of electrode, made from non-conductive glass or plastics.6 - reference electrode, usually the same type as 47 - junction with studied solution, usually made from ceramics or capillary with asbestos or quartz fiber.

  42. Principe de mesure • Électrode de verre hydratée: • Échange d’ions H30+ provoque l’apparition d’un potentiel électrique.

  43. Principe de mesure • Électrode de verre hydratée: • Échange d’ions H30+ provoque l’apparition d’un potentiel électrique.

  44. Détail de ce qui se passe au niveau de l’électrode de verre

  45. Électrodes

  46. E1: • potentiel entre le couple AgCl et l’électrolyte (KCl). • E2: • potentiel entre l’électrolyte et l’intérieur de la membrane de verre. • E3: • potentiel d’asymétrie • E4: • potentiel à l’extérieur de la membrane de verre / solution à mesurer

  47. E6: • potentiel de diffusion • E7: • Potentiel entre l ’électrolyte et le couple Ag/AgCl. • E1, E2, E3, E6 et E7 doivent rester constants.

  48. Principe de mesure: • Équation de Nernst:

  49. Principe de mesure: • Équation de Nernst: • R = constante molaire des gaz = 8.31441 J/mol/°K • T = Température en °K • n = nombre de charges gagnées ou perdues • F = constante de Faraday = 9.648456 X 104 C/mol

More Related