Analyseurs de Chlore pour la Surveillance du Chlore Résiduel – HaloSense

Les petites usines de traitement de l’eau, les usines de désinfection secondaire, etc. ont tendance à souffrir des mêmes problèmes où qu’elles se trouvent dans le monde. Le premier est le manque d’infrastructure de communication SCADA, dont le coût d’installation peut être prohibitif. Le second est l’absence d’une infrastructure de contrôle DCS centrale, dont l’installation peut, là encore, être d’un coût prohibitif. Le troisième est l’emplacement distant. Souvent, ces usines de traitement des eaux sont situées dans des endroits éloignés et difficiles d’accès.

Avec ces trois problèmes auxquels sont confrontés de nombreux ingénieurs hydrauliques dans le monde, une solution à faible coût fournissant des solutions à ces trois problèmes est disponible auprès de Pi. Un contrôleur CRIUS^®4.0 a la capacité embarquée de fournir un SCADA à petite échelle et un contrôle PID en ligne complet tandis que les capteurs (par exemple, chlore, pH, turbidité, etc.) sont adaptés à un fonctionnement à long terme sans intervention de l’opérateur.

Pour démontrer la capacité d’accès à distance du CRIUS^®4.0, veuillez cliquer ici.

Pour en savoir plus sur la capacité de contrôle du CRIUS^®4.0, veuillez cliquer ici.

Pour en savoir plus sur d’autres clients utilisant les contrôleurs multi-paramètres CRIUS^®4.0 de la même manière, pourquoi ne pas nous contacter?

Chaque analyseur de chlore résiduel de Pi a la capacité d’être un contrôleur de chlore extrêmement performant. Les contrôleurs peuvent avoir plusieurs canaux de contrôle qui peuvent utiliser le contrôle chimique (généralement un relais (interrupteur) active le dosage lorsque le chlore est trop bas ou le désactive lorsqu’il est trop élevé) ou le contrôle PID.

PID signifie Proportionnel Integré Dérivé et c’est une manipulation mathématique du signal du capteur pour donner une sortie qui contrôlera une pompe et gérera un niveau de chlore constant dans l’eau. Toutes les fonctionnalités sont réglables et des fonctionnalités de sécurité sont intégrées, telles que la protection contre la suralimentation. Pour une discussion sur le contrôle PID, veuillez consulter nos notes techniques ici.

Les contrôleurs de chlore de Pi ont été utilisés dans de nombreuses applications de contrôle telles que les pasteurisateurs, le traitement de l’eau, les tours de refroidissement, les piscines, etc.

Pour certaines applications de chlore libre avec un pH élevé et variable, la compensation du pH peut améliorer la précision de l’analyseur. Pour que la compensation du pH soit valide, elle doit être effectuée avec des capteurs de pH de la plus haute qualité et avec des capteurs de chlore qui ont une sensibilité réduite aux variations de pH, comme ceux utilisés dans la gamme HaloSense.

Le graphique montre les erreurs sur un vrai capteur de chlore libre HaloSense lorsqu’un échantillon de 1 ppm de chlore libre a le pH passé de pH 9 à plus de pH 10, jusqu’à pH 7,5 et inversement. Le graphique montre que la grande majorité des applications n’auront pas du tout besoin de compensation de pH et pour celles qui le nécessitent, le capteur de chlore libre est le capteur le plus approprié disponible pour appliquer cette compensation.

Les contrôleurs de dosage de chlore résiduel libre et total CRONOS^® et CRIUS^®4.0 peuvent être équipés de quatre options de contrôle de processus PID, d’enregistrement de données, de sorties relais, de sorties analogiques et de communications série telles que : Ethernet, Modbus et Profibus. La surveillance à distance des instruments (y compris l’accès à distance à toutes les options de contrôle) est disponible via Internet via GPRS et via un réseau local. En fait, le moniteur HaloSense CRIUS^®4.0 a toutes les options que vous pourriez souhaiter, tandis que le CRONOS^® offre une alternative à faible coût et est particulièrement d’un excellent rapport qualité-prix!

Le chlore libre est le chlore dans l’eau qui existe sous forme de HOCl ou OCl^–. Lorsque le chlore est ajouté à l’eau pure entre pH 4 et pH 11
Cl₂ + OH^– ↔ HOCl + Cl^–
HOCl ↔ OCl^– + H⁺
ainsi, si du chlore est ajouté à l’eau, vous obtenez du HOCl (acide hypochloreux) et de l’OCl^– (hypochlorite), qui forment ensemble du ‘chlore libre’.

Si l’eau contient à la fois de l’ammoniac et de l’hypochlorite, elle réagira pour former de la monochloramine.
NH₃ + OCl– → NH₂Cl + OH^–
Dans une solution acide, la monochloramine se disproportionne pour former du trichlorure d’azote.
2NH₂Cl + H⁺ → NHCl₂ + NH₄⁺
3NHCl₂ + H⁺ → 2NCl₃ + NH₄⁺
Dans une solution où il y a de faibles concentrations de chlore, ce sont souvent les chloramines qui peuvent être senties et non le ‘chlore’. Les trois chloramines ci-dessus sont collectivement connues sous le nom de ‘chlore combiné’.

Le chlore total est la combinaison du chlore libre et du chlore combiné.

Pi propose des capteurs de chlore libre et total dans la plage 0,005-0,5 ppm (total uniquement), 0,005-2 ppm, 0,05-5 ppm, 0,05-10 ppm, 0,05-20 ppm et 0,5-200 ppm (libre uniquement).

Oui, mais lorsque vous ajoutez du chlore à l’eau de mer, il se produit une réaction de déplacement pour former du brome résiduel. Pour plus d’informations, consultez notre Note Technique sur la mesure du chlore dans l’eau de mer.

Cela dépend de l’application. Le capteur de chlore en ligne a une dérive très faible, donc la plupart des gens l’étalonne soit une fois par semaine, une fois par mois ou même tous les six mois.

Une fois par an (libre et total), tous les 3-6 mois (zéro).

Une fois par an.

Oui, mais seulement une très petite quantité et la plupart des utilisateurs sont heureux de l’accepter.

Pi conçoit et installe également une gamme d’analyseurs de pH.

L’ozone et le dioxyde de chlore interfèrent avec la mesure. Pour plus d’informations, cliquez ici.

Si stocké dans un endroit frais et sec, deux ans.

PVC-U, acier inoxydable, membrane hydrophile, PEEK (total et zéro) et silicone.

0°C – 45°C (libre et total), 0°C – 40°C (zéro).

Le capteur fonctionne à une tension positive tout le temps, de sorte que toute dérive du zéro est négligeable par rapport à la tension positive de fonctionnement, de sorte qu’aucun zéro n’est nécessaire.

Rien! Le capteur a une thermistance qui mesure la température et effectue une compensation automatique.

Utilisez un analyseur portatif. Ceux-ci sont disponibles auprès de divers fournisseurs et presque tous utilisent le proncipe de colorimétrie DPD pour déterminer la concentration de chlore dans l’échantillon.

Prélevez d’abord l’échantillon directement sur l’instrument. Deuxièmement, ne prélevez pas l’échantillon lorsque la concentration varie rapidement, et troisièmement, utilisez un analyseur portable de bonne qualité et suivez attentivement les instructions.

Pendant l’étalonnage, l’analyseur examine la stabilité (taux de variation) du signal de la sonde et s’il varie de plus de 10 % au cours du compte à rebours, l’analyseur empêche l’étalonnage pour éviter que la routine d’étalonnage n’introduise des erreurs.

Non. Le chlore total est la somme du chlore libre et du chlore combiné. Par conséquent, le chlore total est toujours égal ou supérieur au chlore combiné ou au chlore libre.

Le chlore libre est produit lorsqu’une espèce de chlore est ajoutée à l’eau. Le chlore s’hydrolyse et forme OCL^– et HOCl, la quantité relative des deux dépend du pH et dans une moindre mesure de la température et de la force ionique de l’eau. Les additifs typiques pour former du chlore libre sont le chlore (gaz), l’hypochlorite de sodium (liquide), l’hypochlorite de calcium (solide).

Le chlore est le nom de l’élément. Sous sa forme élémentaire, le chlore est un gaz hautement toxique, qui a été utilisé comme une arme. Lorsque le chlore est dissous dans l’eau, il forme deux espèces, OCl^– (l’ion hypochlorite) et HOCl (acide hypochloreux), la somme de ces deux espèces est le chlore libre qui est souvent utilisé comme désinfectant dans, par exemple, une piscine.

Le chlore libre réagit avec les choses dans une piscine et les modifie. Par exemple, le chlore libre réagit avec les virus et les bactéries. Il change et tue ces organismes mais est modifié par eux en même temps… en fait, il est consommé. Le chlore libre peut également réagir avec l’ammoniac dans une piscine pour former du chlore combiné. L’absence de chlore libre dans une piscine est toujours le résultat soit qu’il n’y a pas de chlore dans la piscine (un problème de dosage) soit qu’il a tout été utilisé (réagit).

Pendant de nombreuses années, la mesure colorimétrique DPD du chlore libre en ligne a été considérée comme le moyen le plus fiable et le meilleur d’assurer une mesure précise du chlore libre dans l’eau. Cependant, au cours des 20 dernières années, d’énormes progrès ont été réalisés dans les mesures ampérométriques avec peu ou pas de progrès réalisés dans la technologie de mesure DPD. Le DPD en ligne est-il donc toujours le meilleur moyen de mesurer le chlore dans l’eau?

Saviez-vous que…
…les sondes de chlore ampérométriques de Pi ne nécessitent qu’un entretien une fois par an?
…la gamme de sondes ampérométriques de Pi n’utilise pas de réactifs et n’a donc pas de frais de fonctionnement permanents?
…une entreprise de services publics a économisé des millions d’Euros en passant du DPD en ligne aux sondes ampérométriques de chlore libre de Pi?

Systèmes basés sur DPD

Cette technologie utilise la réaction chimique entre le DPD (N.N-diéthyl-p-phénylènediamine) et un oxydant, par ex. chlore libre, pour mesurer le niveau d’oxydant. La réaction chimique provoque un changement visible de l’incolore au rose, qui est proportionnel au niveau d’oxydant.

Le chlore libre est mesuré en ajoutant une quantité mesurée avec précision de réactif DPD à l’échantillon, ainsi qu’un tampon de stabilisation du pH pour maintenir le pH entre 6,3 et 6,6. Le chlore total peut être mesuré en ajoutant de l’iode et en réduisant le pH à 5,1.

La réaction DPD nécessite une mesure précise du produit chimique DPD, du volume de l’échantillon et du tampon pour garantir que la réaction est reproductible et précise. Pour ce faire, les systèmes en ligne basés sur la colorimétrie DPD nécessitent des mesures de dosage très précises et des tubes fins pour transporter les volumes précis. Pour qu’un système en ligne basé sur DPD fonctionne correctement, il est essentiel que l’instrument soit entretenu une fois par an et que toutes les tubulures soient remplacées. Les réactifs utilisés dans la réaction chimique DPD nécessitent également un remplacement mensuel qui, combiné au coût du kit de maintenance et au temps nécessaire pour effectuer les tâches de maintenance, signifie que les coûts de maintenance en cours sont bien supérieurs au prix d’achat de l’instrument. Comme de nombreuses entreprises prennent davantage en compte les coûts totaux (Totex) que les coûts d’équipement initiaux (Capex), les systèmes en ligne basés sur DPD commencent à paraître moins attrayants.

Systèmes ampérométriques

Ceux-ci utilisent l’électrochimie pour mesurer la concentration de chlore. Le courant produit par la réduction du chlore est mesuré et ce courant est proportionnel à la quantité de chlore présent. Les sondes ampérométriques peuvent mesurer le chlore libre ou total. De nombreux autres oxydants tels que l’acide peracétique, le dioxyde de chlore et l’ozone peuvent être mesurés avec des sondes ampérométriques spécifiques aux oxydants.

Traditionnellement, les sondes ampérométriques nécessitaient des étalonnages en 2 points, un nettoyage régulier, une compensation pH/tampon pH et un contrôle de débit très précis. Cela signifiait qu’ils nécessitaient beaucoup d’entretien ou ne donnaient pas de résultats précis. Ce n’est plus le cas.

Les sondes ampérométriques ont subi de multiples changements technologiques au cours des 20 dernières années et le résultat de ces derniers signifie que les sondes ampérométriques modernes ne souffrent d’aucun de ces problèmes. Les sondes ampérométriques qui utilisent toutes les découvertes technologiques, comme celles fournies par Pi, ne nécessitent qu’un étalonnage en un seul point car la dérive du zéro a été complètement éradiquée.

Dans les applications propres, ils ne nécessitent aucun nettoyage. Dans les applications encrassantes, Pi peut fournir des systèmes de rinçage automatique pour garder le capteur propre et fonctionnel. Tout cela est dû aux nouveaux matériaux de membrane. Ils ne nécessitent pas de compensation de pH ou de tamponnage, sauf dans les applications à pH les plus extrêmes et variables, et les variations de débit ont été minimisées à un niveau négligeable grâce à des conceptions améliorées de cellules à circulation. Toutes ces améliorations signifient que les avantages dont jouissaient autrefois les technologies de mesure DPD sont désormais inexistants et que la technologie ampérométrique devient tout naturellement la norme dans presque toutes les applications.

Étude de cas – Économies réalisées lors du passage de la mesure DPD à la mesure ampérométrique

Il y a plus de dix ans, une grande entreprise britannique de distribution d’eau a pris la décision de retirer tous ses instruments de mesure du chlore basés sur la colorimétrie DPD et de les remplacer par les analyseurs ampérométriques HaloSense de Pi. Cela place Pi dans une position unique pour calculer avec précision les économies réalisées par cette compagnie des eaux en conséquence directe de ce changement.

330 instruments à base de colorimétrie DPD ont été retirés et les systèmes de chlore HaloSense de Pi ont été installés sur une période de 6 mois. Le premier graphique montre les économies calculées réalisées par cette compagnie des eaux britannique sur dix ans en utilisant les prix catalogue actuels pour les pièces de maintenance et les réactifs. Cela montre qu’aux prix actuels, des économies de 2,3 millions de livres sterling auraient été réalisées au cours de cette période de dix ans. Les chiffres n’incluent pas les économies réalisées grâce à la réduction des visites mensuelles de remplacement du DPD.

Il est possible d’acheter des réactifs sans marque pour les systèmes basés sur DPD, ce qui réduit le coût continu de ces systèmes. Cependant, les données réelles des 330 systèmes ampérométriques installés montrent également que les temps de maintenance des sondes ampérométriques installées pourraient être prolongés dans la plupart des cas, bien au-delà de la fréquence recommandée, ce qui réduit également le coût des systèmes ampérométriques. En tenant compte de ces deux facteurs, le deuxième graphique montre les économies ajustées qui, dans cet exemple réel, s’élèvent toujours à 937 000 £.

Le couplage d’une sonde ampérométrique avec le contrôleur CRIUS^®4.0 de Pi permet non seulement de réduire les coûts de maintenance, mais également de réduire les appels d’urgence et les travaux de maintenance imprévus en utilisant les avertissements de maintenance proactive CRIUS^®4.0 et les communications à distance, tout en améliorant la qualité globale des résultats de mesure.

Les capteurs membranaires présentent de nombreux avantages par rapport aux capteurs non membranaires, tels que des résolutions plus élevées, moins d’interférences et un effet considérablement réduit des changements de débit. Ces avantages peuvent faire une énorme différence dans les résultats, en particulier si le coût du produit chimique dosé est assez élevé. Pour les capteurs de chlore libre, l’utilisation d’une membrane peut rendre votre mesure beaucoup moins dépendante du pH (si vous utilisez des capteurs de Pi), ce qui signifie que votre mesure reflète plus précisément le chlore résiduel.

En tant que tels, les capteurs à membrane sont désormais largement la norme dans la mesure du chlore résiduel et sont également répandus pour les moniteurs de dioxyde de chlore et d’ozone, mais saviez-vous que…
…les capteurs à membrane sont sensibles aux changements de pression?
…les sorties de la cellule à circulation peuvent avoir des cavitations même lorsque l’eau les traverse?
…les capteurs à membrane peuvent toujours être utilisés lorsque la sortie ne va pas à l’évacuation?
…Pi a conçu et conçu des solutions à tous ces problèmes potentiels?

Sensibilité à la pression

Les capteurs membranaires ont une propriété qui doit être soigneusement gérée; ils sont sensibles à la pression. Pi a été l’un des premiers à adopter la technologie des membranes, nous savons donc que l’installation de ces capteurs est tout aussi importante que le capteur lui-même. En fait, les mêmes capteurs dans différentes cellules à circulation peuvent donner des résultats très différents.

Afin d’éviter les variations de pression affectant la sonde, Pi utilise généralement des cellules à circulation ouvertes qui éliminent la variabilité de la pression avant qu’elle n’atteigne la sonde.

Débit

Que l’échantillon vers la cellule soit pompé, alimenté par gravité ou provienne d’une ligne sous pression, il est important que le débit soit contrôlé dans une plage de 350 à 1000 ml par minute, pour s’assurer qu’un débit suffisant atteint le capteur et pour empêcher que la cellule à circulation déborde.

Si le débit vers la cellule est variable, Pi peut fournir une vanne de régulation qui contrôle le débit à environ 500 ml par minute, ce qui empêche la cellule de déborder lorsque les variations de pression entrainent plus de débit que la cellule ne peut gérer, tout en assurant un débit adéquat lorsque le débit/la pression de la ligne d’échantillonnage diminue.

Cavitations

La sortie de la cellule à écoulement doit être ouverte à l’atmosphère et totalement dégagée. Tout système avec une longue conduite de sortie (en particulier un tuyau flexible) est sujet à des cavitations, ce qui provoquera un débordement de la cellule. Les sorties visuellement claires et même traversées par de l’eau peuvent être partiellement bloquées par de l’air, ce qui provoque le débordement de la contre-pression dans la cellule. Ceci est très facile à diagnostiquer car si vous voyez la cellule déborder et retirer le tuyau de sortie, vous verrez la cellule revenir à un fonctionnement normal dans les 10 secondes environ. S’il s’agit d’un problème persistant, envisagez d’installer un dégazage à l’aide d’un entonnoir disponible dans le commerce.

Sorties qui ne vont pas à l’évacuation

L’eau d’un capteur à membrane n’a pas besoin d’être éliminée. Pour les procédés où l’économie d’eau est une priorité élevée, un simple système de réservoir et de pompe qui refoulera l’échantillon d’eau dans votre ligne de procédé principale permettra de réduire les pertes d’eau à presque zéro. Le contrôleur CRIUS^®4.0 de Pi peut être utilisé pour contrôler ce processus de retour et garantir que ce réservoir ne déborde jamais et peut se vidanger automatiquement périodiquement pour éviter l’accumulation de sédiments.

Et si les choses tournent mal?

Comme n’importe quel ingénieur en eau peut vous le dire, quelle que soit la qualité de la conception du système, les conduites se bouchent, les pompes se cassent et quelqu’un sur le site manipule les réglages. Pi reconnaît ces défis et a conçu des solutions dans nos systèmes. Tous les systèmes de capteurs à membrane Pi ont la possibilité de:

• Disposer d’un détecteur de débit pour vérifier la perte de débit d’échantillon
• Utiliser une protection contre la suralimentation du dosage pour vous protéger contre les conduites de dosage obstruées ou la défaillance de la pompe
• Avoir un accès à distance pour les alarmes SMS ou e-mail
• Utiliser des relais pour déclencher des gyrophares ou des sirènes pour les alarmes ou contrôler des vannes et des pompes
• Personnaliser les niveaux de sécurité des utilisateurs pour contrôler qui peut modifier quels paramètres
• Utiliser des journaux d’état qui montrent ce qui est arrivé au système et quand.

Les Cellules à Circulation Fermées

Pour les capteurs à membrane, la meilleure façon technique de loger un capteur à membrane est avec une cellule à circulation ouverte. Il y a des occasions où cette solution n’est tout simplement pas réalisable et dans ces cas, les cellules à circulation fermées de Pi, qui peuvent supporter une surpression allant jusqu’à 3 bars, sont la meilleure solution.

Saviez-vous que…
…quand vous dosez du chlore dans l’eau de mer, c’est le brome qui désinfecte?
…DPD 1 mesure le chlore libre ou le brome total et non le brome libre?

La chimie de la chloration de l’eau de mer est plus complexe que beaucoup de gens ne le pensent et, bien que la mesure des résidus de chlore soit possible dans l’eau de mer (et donc le contrôle automatique du dosage du chlore), de meilleurs résultats seront obtenus si cela est bien compris.

Est-ce du chlore ou du brome?

L’eau de mer contient environ 65 à 80 ppm de bromures dissous¹ dont la plupart sont du bromure de sodium. Lorsque vous mettez du chlore dans l’eau, il déplace le brome du bromure (car il est plus réactif) et devient un chlorure. Ainsi, jusqu’à environ 70 ppm de chlore total dosé, ce que vous avez réellement dans l’eau est du brome libre et du brome combiné (PAS du chlore libre et combiné), c’est donc le brome total qui effectue réellement la désinfection². Alors pourquoi tout le monde l’appelle chloration alors que techniquement c’est de la bromation? Principalement parce que la plupart des gens ne connaissent pas cette chimie intéressante. Et alors? Normalement, cela ne fait aucune différence car le brome total est un désinfectant efficace, mais il peut y avoir beaucoup de confusion lorsqu’il s’agit de surveiller les résidus et de contrôler le dosage. Le choix du bon capteur pour contrôler le dosage est crucial, tout comme le choix du bon test DPD.

Chlore libre et brome total

En raison de la confusion sur ce qui est mesuré, il est facile pour un ingénieur de spécifier le mauvais équipement et de l’étalonner de manière incorrecte. Par exemple, il est courant qu’un capteur de chlore libre soit spécifié pour le contrôle de la chloration de l’eau de mer. La plupart des capteurs électrochimiques de chlore libre réagiront au brome libre (pas tous donc soyez prudent!), mais ce n’est pas nécessairement ce dont vous avez besoin pour le contrôle du brome. La plupart des auteurs conviennent que, bien que la capacité de désinfection entre le chlore libre et le chlore combiné diffère, lorsqu’il s’agit de brome libre et de brome combiné, les deux formes du produit chimique sont également bonnes pour la désinfection, donc une meilleure mesure serait le brome total, qui nécessite un brome total capteur.

DPD et chloration de l’eau de mer

Pour ajouter à cet environnement déjà déroutant, nous devons examiner l’étalonnage des capteurs en ligne. Le DPD est largement utilisé pour mesurer les résidus de chlore et il réagit également au brome et peut donc être utilisé pour les deux, cependant, le DPD 1 mesure le chlore LIBRE ou le brome TOTAL. La situation peut donc survenir lorsque vous disposez d’un instrument en ligne tel qu’un CRONOS^® ou un CRIUS^® spécifié comme chlore libre, mesurant en fait le brome libre mais étalonné en tant que brome total (contre DPD 1)! En règle générale, les meilleurs résultats sont obtenus en spécifiant un capteur de brome total (chlore total) et en l’étalonnant à l’aide du DPD 1.

Eaux estuariennes

De nombreuses applications de chloration de l’eau de mer sont de nature estuarienne (en partie eau de mer et en partie eau douce) et c’est le degré de dilution qui détermine quel capteur et quel électrolyte vous devez utiliser. L’eau de mer contient environ 70 ppm de bromure et donc jusqu’à 70 ppm de chlore, le remplacement sera de 100%. Si l’eau de mer est composée à 50% d’eau douce, alors jusqu’à 35 ppm de chlore donneront un déplacement de 100%. Par exemple, si nous examinions un résidu de 2 ppm, l’eau pourrait ne contenir que 3% d’eau de mer et 97% d’eau douce et vous mesureriez toujours le brome, donc un capteur de brome total calibré avec DPD 1 serait approprié.

Comme le brome est plus lourd que le chlore, 1 mg/l de chlore équivaut à environ 1,6 mg/l de brome³, il est donc important de comprendre ce que vous mesurez. Les kits DPD peuvent être utilisés de trois manières pour la chloration de l’eau de mer.

1. Un kit chlore DPD 1 mesurera le brome total mais indiquera la concentration en équivalent chlore. S’il est utilisé pour étalonner un capteur Pi, il doit s’agir d’une sonde de chlore total qui indiquera également en mg/l d’équivalents de chlore.
2. Un kit de test de chlore DPD 1 peut être utilisé et le mg/l peut être multiplié par 1,6 pour donner une lecture de brome total, et s’il est utilisé pour calibrer un capteur Pi, il doit s’agir d’un capteur de brome total.
3. Un kit de test de brome DPD 1 est identique à un kit de test de chlore, sauf qu’il se multiplie en interne et produit en mg/l de brome total. Si le kit est utilisé pour étalonner un capteur, il doit s’agir d’un capteur de brome total.

Références

1. Goosan, M. F. A. & Shayra, W. H. Water management, purification, and conservation in arid climates. Volume 2: Water purification. (Univ. of Sultan Qaboos Univ.(OM), 1999).
2. Wiley, White’s Handbook of Chlorination and Alternative Disinfectants, 5th Edition. (page 874, pages 122-129).
3. Wieser, M. E. et al. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. 85, 1047-1078 (2013).

Mesurer le chlore libre et le dioxyde de chlore indépendamment l’un de l’autre est tout un défi, étant donné leurs similitudes chimiques. De nombreux capteurs peinent à différencier les deux mesures, mais saviez-vous que…
…de nombreuses sondes de chlore subissent des interférences en présence de dioxyde de chlore?
…DPD1 lira à la fois le chlore et le dioxyde de chlore?
…vous pouvez avoir un contrôle précis du dioxyde de chlore dans l’eau où le chlore est présent?

Le chlore libre et le dioxyde de chlore sont tous deux des oxydants utilisés pour la désinfection de l’eau. Chacun agit différemment en tant que désinfectant mais est mesuré presque de la même manière; avec un capteur électrochimique ou avec un capteur DPD en ligne. Il est parfois avantageux d’avoir les deux désinfectants dans l’eau en même temps, en particulier lorsque du dioxyde de chlore est ajouté à l’eau du robinet.

Dans la plupart des capteurs ampérométriques non membranaires (et certains membranaires), les oxydants sont détectés par un courant produit au niveau de l’électrode de travail, à une tension particulière. La même technologie peut effectivement être ‘réglée’ sur différents oxydants en faisant varier la tension. De nombreux oxydants sont mesurables sur une plage de tensions, et parfois ces courbes de réponse se chevauchent.

Le graphique montre qu’à presque toutes les tensions où vous pouvez mesurer le chlore libre, la courbe du dioxyde de chlore chevauche celle du chlore. Cela signifie qu’il peut être très difficile de trouver une sonde qui mesure le chlore libre, mais ne mesure pas le dioxyde de chlore. Bien que ces courbes de réponse puissent changer en fonction de la conception de la sonde, du matériau de l’électrode et d’autres facteurs, il est très difficile de concevoir une courbe de réponse qui donne un bon signal pour le chlore libre mais pas pour le dioxyde de chlore.

Le capteur de dioxyde de chlore à membrane DioSense de Pi n’est pas sensible aux interférences du chlore libre. Cela signifie que le capteur DioSense peut être utilisé avec le capteur de chlore libre HaloSense de Pi, pour mesurer le dioxyde de chlore et le chlore libre indépendamment l’un de l’autre dans la même application, sur l’analyseur CRONOS^® ou CRIUS^®4.0 de Pi. L’analyseur prend le signal de la sonde de chlore libre, qui a une interférence connue avec dioxyde de chlore (1 ppm de dioxyde de chlore apparaîtra comme 0,75 ppm de chlore). Le signal normalisé du capteur de dioxyde de chlore peut alors être supprimé.

Si vous avez déjà eu une application qui utilise l’osmose inverse (OI), comme dans un service de néphrologie, vous comprenez probablement l’effet dommageable que le chlore peut avoir sur les membranes OI, mais saviez-vous que…
…Pi a un système de sécurité qui peut vous alerter de la présence de chlore libre et peut réellement empêcher l’eau contaminée d’atteindre les membranes?

La source d’eau la plus courante pour les bâtiments d’entreprise, les hôpitaux et les processus industriels est l’eau courante. Cette eau contient généralement du chlore, ajouté par les compagnies des eaux municipales, pour ses propriétés de désinfection. Pour tout système nécessitant des membranes d’osmose inverse, si la source d’eau est l’eau du réseau, il est courant d’avoir des filtres à charbon positionnés avant les membranes. Les filtres à charbon sont conçus pour éliminer tous les produits chimiques dans l’eau qui pourraient endommager les membranes OI, y compris le chlore.

Notre contrôleur de chlore HaloSense Zero mesure l’eau sortant des filtres à charbon avant qu’elle n’atteigne les membranes OI. Toute percée de chlore libre des filtres à charbon est détectée par le système, qui déclenchera une alarme et peut également être configuré pour fermer automatiquement les vannes afin d’empêcher l’eau contaminée d’atteindre les membranes d’osmose inverse.

Le HaloSense Zero agit efficacement comme une mesure de sécurité pour garantir que s’il y a une percée de chlore, le système peut être arrêté pour éviter d’endommager les membranes OI. Cela peut aider à prolonger la durée de vie des membranes OI coûteuses et à économiser de l’argent pour le client.

L’élimination du chlore est encore plus importante dans les systèmes hospitaliers où l’eau est fournie aux salles de néphrologie. Dans ce cas, l’analyseur de chlore HaloSense Zero protège non seulement les membranes OI, mais il peut également aider à sauver des vies. Si du chlore venait à traverser les filtres à charbon et à traverser les membranes d’osmose inverse, cela pourrait mettre en danger la vie des patients atteints d’insuffisance rénale à l’hôpital. Le système HaloSense Zero chlore est un dispositif de sécurité fantastique, offrant une ligne de défense supplémentaire contre le danger potentiel.

Le HaloSense Zero se compose d’un capteur conçu pour mesurer l’absence de chlore connecté à un contrôleur CRONOS^® ou CRIUS^®. Le capteur peut détecter même de très faibles niveaux de chlore libre, tandis que le contrôleur CRONOS^® ou CRIUS^® agit comme le cerveau du système, interprétant les données du capteur. Dans le cas où du chlore libre est détecté, l’analyseur enverra un signal d’alarme et peut automatiquement fermer les vannes pour empêcher le chlore d’atteindre les membranes OI.

Alors pourquoi n’utilisez-vous pas déjà ce système? Y a-t-il des pièges?

Le seul piège est que le HaloSense Zero ne peut pas mesurer les chlores combinés dans l’eau. L’eau courante typique dans la plupart des pays contient un mélange de chlore libre et de chlore combiné, ce contre quoi le HaloSense Zero est conçu pour détecter et aider à protéger les membranes d’osmose inverse.

L’ingénieux analyseur de chlore HaloSense Zero vérifiera même périodiquement la réactivité du capteur automatiquement, pour s’assurer que le capteur réagit toujours correctement lorsque du chlore libre est présent. Pour ce faire, il bascule entre l’eau du filtre post-charbon et l’eau du réseau chlorée à l’aide d’une électrovanne à 3 voies commandée par une minuterie programmée.

Si vous utilisez un filtre à charbon avant vos membranes d’osmose inverse pour éliminer le chlore, la seule raison pour laquelle vous n’utilisez pas déjà ce système est tout simplement que vous n’en avez pas entendu parler auparavant. Le système Pi HaloSense Zero chlore n’est que l’une des solutions innovantes de Pi aux problèmes de traitement de l’eau.

De nombreux sites différents, répartis dans l’ensemble de l’industrie de l’eau, luttent quotidiennement pour que l’instrumentation fonctionne correctement en raison de l’encrassement. Cependant, saviez-vous que…
…des systèmes d’autonettoyage et d’auto-rinçage sont désormais disponibles auprès de Process Instruments pour la plupart des types de capteurs?
…ces systèmes d’élimination de l’encrassement peuvent prolonger la durée de vie des capteurs et réduire considérablement les fréquences de maintenance?
…les systèmes d’autonettoyage/rinçage de Pi sont abordables, simples et sans problème de par leur conception?

Encrassement du Capteur

Quel que soit le processus surveillé, il y a souvent quelque chose dans l’échantillon d’eau capable d’encrasser un capteur, et donc de provoquer des résultats erronés. La solution évidente à ce problème est de nettoyer le capteur, mais quelle doit être la régularité des programmes d’inspection et de nettoyage pour chaque pièce d’instrumentation? Trop régulier et le régime d’inspection et de nettoyage prend du temps et est inutilement coûteux. Pas assez souvent et l’instrumentation donnera de faux résultats et échouera probablement prématurément.

Quelle est la solution?

Systèmes AutoClean et AutoFlush de Process Instruments

Simples, fiables et faciles à entretenir, les systèmes AutoClean/AutoFlush de Process Instruments sont une alternative aux mécanismes de nettoyage mécaniques qui peuvent se boucher et se casser. En pulvérisant régulièrement le capteur/sonde avec de l’eau ou de l’air propre, le capteur reste propre et exempt d’encrassement pendant de longues périodes. Le cycle de nettoyage du capteur est activé par le contrôleur de Pi pour une durée et une fréquence sélectionnables par l’utilisateur afin que, quelle que soit la saleté de l’application, la sonde reste propre. En l’absence de pièces mobiles dans le corps du capteur ou dans l’accessoire de nettoyage, il n’y a rien à remplacer ou à vérifier, à part une simple vanne positionnée dans un endroit facile d’accès.

Les systèmes AutoClean et AutoFlush de Pi peuvent assurer un fonctionnement sans problème et sans encrassement des capteurs pendant des semaines, voire des mois, à la fois.

Une solution pour chaque application

Nettoyage Automatique

Cette option peut être ajoutée à nos capteurs de pH, redox, turbidité, matières en suspension et oxygène dissous (OD). Composé d’un embout de nettoyage pour diriger le flux d’eau propre (ou d’air pour un capteur d’oxygène dissous) sur la face du capteur pour éliminer tout encrassement. Le nettoyage est contrôlé par une vanne unique positionnée dans un endroit facilement accessible.

Vérification Automatique

Si vous utilisez de l’air pour nettoyer un capteur d’oxygène dissous, le système peut également vérifier automatiquement que le capteur répond toujours correctement, éliminant ainsi le besoin de retirer le capteur de l’échantillon pendant des mois.

Rinçage Automatique

Pour les capteurs qui nécessitent le montage d’une cellule à circulation comme le chlore, l’ozone et le dioxyde de chlore, un système AutoFlush a des vannes intégrées qui démarrent/arrêtent automatiquement le débit d’échantillon et contrôlent le débit d’eau propre sur la sonde. L’utilisateur peut définir l’intervalle et la durée de rinçage pour éviter que la cellule à circulation et le capteur ne s’encrassent. Pour les contaminants particulièrement sales ou tenaces, de l’eau chaude peut être utilisée comme eau de rinçage pour faciliter le nettoyage.

Avec les options ci-dessus, quelle que soit l’application ou le paramètre mesuré, Process Instruments sera en mesure de fournir un système de surveillance qui sera non seulement précis, répétable et durable, mais qui restera également exempt d’encrassement et permettra à l’opérateur d’économiser du temps et de l’argent.

Vous savez probablement que la plupart des analyseurs de chlore, d’ozone et de dioxyde de chlore sont étalonnés à l’aide de kits DPD portables, mais saviez-vous que…
…DPD ne peut pas vous dire quand vous n’avez pas de résidu?
…les erreurs sur les performances du DPD peuvent aller jusqu’à ± 100 %?
…un nombre important d’appels de service reçus par Pi sont liés à un mauvais étalonnage?

Qu’est-ce que le DPD?

Le DPD (N.N-diéthyl-p-phénylènediamine) est un produit chimique qui, lorsqu’il est mélangé à de l’eau contenant un oxydant, change de couleur en fonction de la concentration de l’oxydant présent. Un colorimètre portable mesure la lumière traversant la solution colorée. L’absorption de cette lumière par le liquide donne une valeur de concentration. Il est généralement utilisé pour vérifier la concentration, par exemple, de chlore libre, de chlore total, d’ozone et de dioxyde de chlore, etc. dans l’eau.

Lorsque le kit DPD donne une valeur, il est souvent utilisé pour étalonner des instruments en ligne… et c’est là qu’intervient Pi!

En tant que fabricant d’instruments en ligne, nous devons comprendre la technique DPD afin d’aider nos clients lorsqu’ils ont des problèmes pour étalonner leurs moniteurs en ligne.

Ce Focus Sur examinera:

• Les limites du DPD (turbidité, zéro oxydant, blanchiment, pH et interférents).
• Minimisation des erreurs de mesure DPD (échantillonnage, alignement et nettoyage).
• Points à surveiller (faibles concentrations, couleur rose, vitrail).
• Chimie peu connue (mesure du brome, du chlorite versus le dioxyde de chlore).
• Rincer et répéter: est-ce que ça vaut vraiment la peine de répéter ma mesure?

Quelles sont les limites du DPD?

Le DPD ne peut pas mesurer en dessous d’environ 0,05 ppm.

Si vous pensez qu’il n’y a aucun oxydant dans votre échantillon, maintenez le flacon jusqu’à une surface blanche. Si vous ne voyez aucune trace de couleur rose, il est probable que la lecture que vous obtenez provient de la tablette DPD qui n’a pas réagi.

DPD ne peut pas mesurer le
chlore libre au-dessus de 6 ppm

(et ne donnera pas toujours une erreur de lecture ‘haute concentration’).

Beaucoup de gens ne savent pas qu’au-delà d’un certain niveau d’oxydant, le DPD ne formera pas sa couleur rose caractéristique et qu’il ‘blanchira’ à la place pour former une solution claire. Cela peut amener les gens à penser qu’il y a peu ou pas d’oxydant dans leur eau, alors qu’en fait il y en a tellement qu’il blanchit leur DPD. Soyez à l’affût d’un éclair de rose lorsque le comprimé ou la poudre est ajouté si vous pensez que votre échantillon est en train de blanchir. NB. des kits et réactifs spéciaux sont disponibles pour mesurer l’oxydant au-dessus de 6 ppm.

DPD ne peut pas faire la distinction entre les oxydants tels que:

chlore, dioxyde de chlore, chlorite, ozone, organochlorures, brome et plus, ce qui signifie que les interférents sont un gros problème.

Le DPD est un produit chimique fantastique, car il est très polyvalent en tant qu’agent colorant, c’est ainsi qu’il donne à l’oxydant la couleur que nous mesurons. Cette polyvalence a un prix, le DPD n’est pas très spécifique en tant qu’outil d’analyse, et donc si d’autres produits chimiques sont présents dans l’échantillon, ils peuvent interférer avec la lecture, donnant un résultat inexact. Les interférents courants incluent le dioxyde de chlore (pour la mesure du chlore et vice versa), le chlorite de sodium, l’ozone, les organochloramines, les peroxydes et bien d’autres.

Minimiser l’erreur de mesure DPD

Voici une checklist imprimable et facile à lire pour garantir des lectures DPD précises à chaque fois.

À quoi faire attention lors de l’utilisation de DPD

Vitrail

La solution rose formée après les tests DPD peut laisser un résidu sur le verre, ce qui affectera la lecture DPD. Ce résidu peut être facilement nettoyé à l’aide de ce qui se trouve dans votre kit DPD.

L’eau du robinet

Si vous utilisez de l’eau du robinet normale pour laver les flacons, les gouttelettes laissées peuvent affecter votre lecture en raison du chlore résiduel dans l’eau potable. Il est préférable (mais pas toujours pratique) d’utiliser de l’eau déminéralisée pour laver vos flacons, mais si ce n’est pas disponible (de l’eau déminéralisée peut être achetée comme eau de recharge de batterie de voiture auprès de n’importe quel fournisseur de pièces automobiles), vous pouvez utiliser de l’eau du robinet bouillie puis refroidie, car l’ébullition élimine tout chlore. Sinon, assurez-vous simplement que les flacons sont parfaitement secs avant utilisation.

Chimie peu connue

DPD a une large gamme d’interférents. Cela signifie que des problèmes récurrents peuvent parfois être causés par la composition chimique de l’échantillon. Par exemple, le chlorite (ClO₂^–) et le dioxyde de chlore affectent tous deux le DPD, mais seul le dioxyde de chlore est mesuré par la plupart des capteurs ampérométriques de dioxyde de chlore.

Le DPD peut être utilisé pour suivre le brome, mais les comprimés DPD No.1 mesurent le chlore LIBRE ou le brome TOTAL. Comme le brome combiné est un désinfectant tout aussi efficace que le brome libre, cela ne pose généralement pas trop de problème, cependant certains capteurs ampérométriques mesurent le brome libre et ne peuvent pas être calibrés à l’aide de comprimés DPD No.1. Pour plus d’informations sur la mesure du brome ou du chlore dans l’eau de mer, veuillez consulter la note technique de Pi sur la chloration de l’eau de mer.

Vous savez probablement que certains instruments utilisent le Rédox pour contrôler le dosage du chlore et que d’autres utilisent des capteurs de chlore ppm, mais saviez-vous que…
…le Rédox supérieur à environ 3 ppm ne fonctionnera pas?
…les piscines aux États-Unis utilisent le Rédox et en Europe utilisent des capteurs de chlore ppm?
…le Rédox de l’eau des villes peut être très variable?

Aux États-Unis, presque toutes les piscines et spas utilisent des capteurs rédox pour contrôler leur dose de chlore, mais à l’inverse au Royaume-Uni et en Europe occidentale, la plupart des systèmes rédox ont été remplacés par des systèmes qui mesurent la concentration de chlore libre dans l’eau. Pi fournit des systèmes qui utilisent l’une ou les deux technologies.

Rédox

Les capteurs de potentiel de réduction d’oxydation (ORP ou REDOX) mesurent la tendance de l’eau à gagner ou à perdre des électrons de tout ce qui se trouve dans l’eau. Plus une lecture d’un rédox est positive, plus grande est la tendance de l’eau à oxyder (acquérir des électrons) des organismes ou d’autres matières dans l’eau, les tuant ou les détruisant ainsi.

Pourquoi tant de piscines aux États-Unis utilisent-elles le rédox?

Lorsque le chlore est dosé dans une piscine, il forme OCl^– et HOCl. La désinfection est en grande partie effectuée par le HOCl et le rédox réagit à la concentration de HOCl dans l’eau, ce qui en fait une bonne mesure de la tendance du chlore dans l’eau à tuer les organismes. Malgré cela, le rédox est une mesure secondaire du HOCl et est affecté par une multitude d’autres facteurs, dont certains seront abordés ci-dessous. Les principales attractions du rédox sont; faible coût d’achat, pas d’étalonnage et peu ou pas d’entretien.

Quels sont les problèmes avec les capteurs rédox?

Malheureusement, ce que les capteurs rédox mesurent, c’est la tendance et non la capacité, c’est-à-dire que le rédox mesure la probabilité ou la capacité de l’eau à tuer les microorganismes, mais pas le nombre de microorganismes que l’eau peut tuer, une différence subtile mais très importante. Un échantillon avec un rédox élevé peut être capable de tuer très rapidement un petit nombre de germes, mais ne pas être en mesure de tuer la pollution future. De plus, bien que le chlore affecte très fortement le rédox, ce n’est pas la seule variable impliquée. Le pH de l’eau affecte directement le rédox et affecte également le rapport de concentration OCl^–/HOCl, les deux principaux composants désinfectants. Un pH plus bas (acidité plus élevée) entraînera une augmentation des concentrations relatives de HOCl provoquant une augmentation du rédox.

Le plus gros problème avec le rédox est peut-être que les lectures du rédox sur l’eau sans chlore seront différentes selon la source de cette eau. Cela signifie qu’un rédox de 750 mV dans une partie du pays n’est pas la même concentration de chlore que 750 mV dans une autre partie du pays. De plus, la réponse rédox au HOCl n’est pas linéaire et l’augmentation du chlore résiduel au-dessus de 3 ppm a peu d’effet sur les lectures rédox, ce qui rend le contrôle au-dessus de 3 ppm extrêmement difficile. Ces problèmes conduisent généralement à un surdosage de l’eau en chlore, afin de compenser ces effets. Cela peut être vu très clairement dans les piscines américaines qui contiennent souvent plus de 2 ppm de chlore par rapport aux piscines européennes qui fonctionnent généralement autour de 0,8-1,5 ppm (l’Organisation mondiale de la santé recommande 1 ppm résiduel).

Chlore ppm

Ces capteurs utilisent l’électrochimie pour mesurer directement la concentration de chlore libre. Ils ont tendance à être légèrement plus chers qu’un capteur ORP, mais sont plus reproductibles et précis, et ont donc tendance à donner un meilleur contrôle (et donc un coût chimique réduit). Ils sont spécifiques au chlore libre (le désinfectant) et peuvent être facilement étalonnés à l’aide d’un test DPD pour le chlore libre. Alors que le coût d’investissement d’un capteur de chlore ppm est plus élevé, le coût total de possession a tendance à être inférieur car les capteurs ORP sont généralement remplacés chaque année et les capteurs ppm durent dix ans ou plus.

Problèmes avec les capteurs de chlore ppm

Un capteur ppm mesure la capacité de l’eau à tuer les organismes, le seul problème est qu’il ne mesure pas à quelle vitesse les germes sont tués, une variable en grande partie due au pH. Il existe deux types différents de capteurs ppm. Les premiers ne mesurent que le HOCl et ont des problèmes très similaires à ceux des capteurs rédox. L’autre type de capteur, à des pH inférieurs à 8,0, mesure à la fois HOCl et OCl^–. Pi recommande uniquement l’utilisation de capteurs qui (pour une utilisation dans les piscines) sont indépendants du pH, et l’utilisation d’un contrôle du pH qui est indépendant du dosage de chlore. Cela conduit à un contrôle plus strict du pH et du chlore libre, ce qui signifie que les résidus de chlore peuvent être contrôlés et réduits plus étroitement, ce qui entraîne à son tour des coûts inférieurs et une expérience de baignade plus agréable.

Conclusion