L'oxygène dissous désigne la quantité d'oxygène dissous dans l'eau, généralement exprimée en milligrammes d'oxygène par litre d'eau (mg/L ou ppm). Certains composés organiques sont biodégradés par des bactéries aérobies, qui consomment l'oxygène dissous. Ce dernier ne peut alors être renouvelé à temps. Les bactéries anaérobies présentes dans le plan d'eau se multiplient rapidement et la matière organique qui en résulte provoque une coloration noire et une odeur désagréable de l'eau. La quantité d'oxygène dissous est un indicateur de la capacité d'auto-épuration du plan d'eau. Si l'oxygène dissous est consommé rapidement et retrouve son niveau initial en peu de temps, cela indique une forte capacité d'auto-épuration ou une pollution modérée. À l'inverse, une consommation importante d'oxygène dissous signifie une faible capacité d'auto-épuration, voire une absence totale de cette capacité. Cette capacité est étroitement liée à la pression partielle d'oxygène dans l'air, à la pression atmosphérique, à la température et à la qualité de l'eau.
1. Aquaculture : pour assurer les besoins respiratoires des produits aquatiques, surveillance en temps réel de la teneur en oxygène, alarme automatique, oxygénation automatique et autres fonctions
2. Surveillance de la qualité des eaux naturelles : Détecter le degré de pollution et la capacité d'auto-épuration des eaux, et prévenir la pollution biologique telle que l'eutrophisation des plans d'eau.
3. Traitement des eaux usées, indicateurs de contrôle : bassin anaérobie, bassin aérobie, bassin d'aération et autres indicateurs sont utilisés pour contrôler l'efficacité du traitement de l'eau.
4. Maîtriser la corrosion des matériaux métalliques dans les canalisations d'eau industrielles : Des capteurs de précision (ppb ou µg/L) sont généralement utilisés pour contrôler la teneur en oxygène et prévenir la corrosion. Ce système est fréquemment employé dans les centrales électriques et les chaudières.
Actuellement, les oxymètres dissous les plus courants sur le marché utilisent deux principes de mesure : la méthode à membrane et la méthode de fluorescence. Quelle est la différence entre les deux ?
1. Méthode membranaire (également connue sous le nom de méthode polarographique, méthode à pression constante)
La méthode membranaire repose sur des principes électrochimiques. Une membrane semi-perméable sépare la cathode en platine, l'anode en argent et l'électrolyte du milieu extérieur. La cathode est généralement en contact quasi direct avec cette membrane. L'oxygène diffuse à travers celle-ci proportionnellement à sa pression partielle. Plus la pression partielle d'oxygène est élevée, plus la quantité d'oxygène traversant la membrane est importante. Lorsque l'oxygène dissous pénètre continuellement dans la membrane et la cavité, il est réduit à la cathode, générant ainsi un courant. Ce courant est directement proportionnel à la concentration en oxygène dissous. L'appareil de mesure amplifie le courant mesuré pour le convertir en une unité de concentration.
2. Fluorescence
La sonde fluorescente est dotée d'une source lumineuse intégrée qui émet une lumière bleue et illumine la couche fluorescente. La substance fluorescente émet une lumière rouge après excitation. Les molécules d'oxygène absorbant l'énergie (effet de quenching), la durée et l'intensité de la lumière rouge émise sont directement liées à la concentration en oxygène. Cette concentration est inversement proportionnelle à la lumière rouge émise. En mesurant la différence de phase entre la lumière rouge émise et une lumière de référence, puis en la comparant à une valeur d'étalonnage interne, on peut calculer la concentration en oxygène. La mesure ne consomme pas d'oxygène ; les données sont stables, les performances sont fiables et aucune interférence n'est à déplorer.
Analysons cela pour tous, du point de vue de l'utilisation :
1. Lors de l'utilisation d'électrodes polarographiques, laissez-les chauffer pendant au moins 15 à 30 minutes avant l'étalonnage ou la mesure.
2. La consommation d'oxygène par l'électrode entraîne une diminution instantanée de la concentration d'oxygène à la surface de la sonde. Il est donc important d'agiter la solution pendant la mesure ! Autrement dit, la mesure de la teneur en oxygène étant basée sur sa consommation, une erreur systématique est introduite.
3. En raison de la progression de la réaction électrochimique, la concentration d'électrolyte diminue constamment ; il est donc nécessaire d'en ajouter régulièrement pour maintenir une concentration adéquate. Afin d'éviter la formation de bulles dans l'électrolyte de la membrane, il est impératif de purger l'air de toutes les chambres de liquide lors de l'installation de la tête de membrane.
4. Après l'ajout de chaque électrolyte, un nouveau cycle d'opération d'étalonnage (généralement un étalonnage du point zéro dans de l'eau sans oxygène et un étalonnage de la pente dans l'air) est nécessaire, et même si l'instrument avec compensation automatique de température est utilisé, il doit être proche de la température de la solution échantillon. Il est préférable d'étalonner l'électrode à cette température.
5. Aucune bulle d'air ne doit subsister à la surface de la membrane semi-perméable pendant la mesure, sous peine de voir l'appareil interpréter la présence de bulles comme un échantillon saturé en oxygène. Son utilisation dans un bassin d'aération est déconseillée.
6. Pour des raisons liées au procédé de fabrication, la tête de membrane est relativement fine, particulièrement fragile dans certains milieux corrosifs, et sa durée de vie est limitée. Il s'agit d'un consommable. Si la membrane est endommagée, elle doit être remplacée.
En résumé, la méthode à membrane présente l'inconvénient suivant : une erreur de précision sujette à des déviations, une période de maintenance courte et une opération plus complexe !
Qu'en est-il de la méthode de fluorescence ? Grâce à son principe physique, l'oxygène n'est utilisé que comme catalyseur lors de la mesure, ce qui la rend pratiquement exempte d'interférences extérieures ! Les sondes, de haute précision, sans entretien et de qualité supérieure, peuvent fonctionner sans surveillance pendant 1 à 2 ans après leur installation. La méthode de fluorescence est-elle vraiment sans défauts ? Bien sûr que non !
Date de publication : 15 décembre 2021