Le principe de mesure ampérométrique du chlore

Mesure du chlore : comprendre le principe
De nombreux liquides sont essentiels dans notre vie quotidienne.
Par exemple l'eau, les boissons, les produits laitiers, les produits chimiques, les acides et les bases ou les produits pharmaceutiques.
La qualité de ces liquides est déterminée par leurs propriétés chimiques et physiques. Pour évaluer ces propriétés, divers principes de mesure sont utilisés. L'un de ces principes est la mesure de la teneur en chlore dans les liquides pour évaluer la capacité de désinfection.
La désinfection détruit les pathogènes comme les bactéries ou les champignons et prévient la propagation des maladies. Le chlore est impliqué dans diverses réactions chimiques au cours du process de production, ce qui le rend primordial pour l'industrie et la santé publique. Elle est obtenue en appliquant du chlore libre ou du dioxyde de chlore, de l'ozone ou un rayonnement ultraviolet à l'eau. Le maintien d'un chlore résiduel est essentiel dans divers process de traitement de l'eau afin de garantir la sécurité.

L'acide hypochloreux est un composant du chlore libre. Il est le désinfectant le plus utilisé dans le traitement de l'eau : il présente un fort pouvoir désinfectant et il est presque inodore.
En 1908, Jon L. Leal, physicien américain, a développé la première chloration en continu de l'approvisionnement en eau du New Jersey, et a atteint ainsi une réduction drastique des maladies d'origine hydrique.
Observons de plus près la désinfection à l'aide du chlore libre. Dans le traitement de l'eau potable, diverses stratégies de chloration sont employées pour assurer une distribution et une consommation sûres. La capacité de désinfection et l'équilibre chimique du chlore libre dépendent de la valeur de pH de l'eau. Si la valeur de pH est supérieure à 8, l'efficacité du chlore libre sera faible. A des valeurs de pH inférieures à 4, le chlore gazeux libéré est dangereux. L'efficacité maximale du chlore libre est obtenue pour un pH 4 à 8. Une mesure en parallèle du pH pour la compensation permet d'obtenir des valeurs comparables avec celles obtenues avec la méthode photométriques DPD N°1.9.

La mesure du chlore libre peut être déterminée à l'aide des principes de mesure ampérométrique ou photométrique et est essentielle pour maintenir des niveaux de désinfection constants dans les systèmes de distribution d'eau. Dans le cas de la mesure photométrique, un réactif est mélangé à l'échantillon d'eau. Ce réactif réagit avec le chlore libre pour développer une couleur rose violacée. Plus la teneur en chlore libre est élevée, plus la couleur est intense. L'intensité de la couleur est ensuite mesurée, conformément au principe selon lequel la couleur rouge absorbe ou atténue la lumière d'une longueur d'onde spécifique. L'iodure de potassium est souvent utilisé dans les méthodes de test du chlore, notamment dans la méthode DPD pour la mesure du chlore total.
Concentrons-nous maintenant sur le principe de mesure ampérométrique. Un capteur ampérométrique se compose généralement d'une cathode en or, également appelée électrode de travail, et d'une électrode en argent/chlorure d'argent qui forme l'anode.

Une tension continue est appliquée aux deux électrodes. La cathode et l'anode sont situées dans une chambre remplie d'électrolyte. Une membrane sépare la chambre du fluide à mesurer. Cette membrane est composée d'un PVDF superhydrophobe. Elle permet au chlore libre gazeux de se diffuser tout en repoussant les ions hypochlorite en raison de leur charge négative. La membrane se comporte de manière similaire aux membranes cellulaires de bactéries, par exemple.
Lorsque le capteur est immergé dans un fluide contenant du chlore libre, les molécules HOCl traversent la membrane du capteur et sont réduites en ions chlorure à la cathode en or, dans la chambre. À l'anode, l'argent est oxydé en chlorure d'argent et des électrons sont libérés. Il en résulte un courant qui traverse le système de décharge qui est relié à l'anode et à la cathode. Ce courant est proportionnel à la concentration en acide hypochloreux (HClO).

Le courant est traité dans le transmetteur et affiché sous forme de teneur en mg/l. Le signal proportionnel à la concentration en acide hypochloreux (HClO) doit être compensé en pH afin de tenir compte de la dissociation du chlore libre. La détermination du pH doit se faire en parallèle. Lorsque la compensation en pH du transmetteur est activée, la valeur de pH est prise en compte et une courbe préréglée est utilisée. Le transmetteur affiche des valeurs mesurées en chlore libre.
Le principe de mesure ampérométrique permet une mesure continue de la teneur en chlore et nécessite très peu d'entretien. Le chlore libre résiduel est nécessaire pour neutraliser les éventuels contaminants pendant la distribution et assurer une désinfection efficace. La surveillance du chlore permet d'optimiser le dosage du chlore, y compris la chloration marginale et la super chloration/déchloration ,et réduit les coûts d'exploitation.

La mesure du chlore est essentielle pour une désinfection sûre de l'eau dans de nombreuses applications telles que la désinfection de l'eau potable, le dessalement de l'eau de mer, dans les centrales électriques, la désinfection de l'eau des aliments emballés ou boîtes de conserve et bouteilles à usage multiple, et l'eau des piscines. La mesure du chlore résiduel total est importante dans le traitement des eaux usées municipales afin de garantir la sécurité lors du rejet dans le milieu naturel à proximité d'une zone de baignade, conchylicole ou d'aquaculture.

Qu'est-ce que le chlore ?
Le chlore est un élément chimique de symbole Cl et de nombre atomique 17. À température ambiante, il se présente comme un gaz jaune-vert et appartient au groupe des halogènes dans le tableau périodique. En raison de sa position dans le tableau périodique, le chlore est très réactif et se trouve couramment dans la nature sous forme de composés ioniques. Il est présent en abondance dans la croûte terrestre et l'eau de mer, souvent sous forme de saumure. Sur le marché, le chlore le plus élémentaire est produit à partir de saumure par des procédés tels que l'électrolyse, ce qui le rend facilement disponible pour différentes applications industrielles ou la désinfection.

Types de chlore dans l'eau
Dans le traitement de l'eau, le chlore peut exister sous trois formes : le chlore libre, le chlore combiné et le chlore total. Le chlore libre se réfère au chlore disponible pour assainir activement et tuer les pathogènes nuisibles comme les bactéries et les virus. En revanche, le chlore combiné est formé lorsque le chlore libre réagit avec la matière organique ou les composés azotés comme l'ammonium dans l'eau, ce qui entraîne des composés beaucoup moins désinfectants. Le chlore total est la somme du chlore libre et du chlore combiné. Comprendre ces différences est essentiel pour un traitement efficace de l'eau et pour assurer la sécurité et la qualité de l'approvisionnement en eau.

Mesure de la teneur en chlore
Une mesure précise de la teneur en chlore est essentielle pour garantir l'efficacité des process de traitement et de désinfection de l'eau. Une technique largement utilisée est la méthode DPD, qui consiste à ajouter un réactif à un échantillon d'eau et à mesurer la couleur obtenue avec un photomètre. Cette méthode permet la mesure du chlore libre, du chlore combiné, du dioxyde de chlore et du chlore total. Les autres techniques sont notamment les bandelettes de test, qui offrent une façon simple et rapide de mesurer les niveaux de chlore, mais leur précision est moins élevée. Les colorimètres, qui mesurent la quantité de lumière colorée absorbée par un échantillon, et les capteurs/analyseurs en ligne ampérométriques, qui fournissent des mesures en temps réel, sont également couramment utilisés dans diverses applications.