Sondes à oxygène, à CO₂ et à ozone dissous

Qu'est-ce que l'oxygène dissous (O₂) ?

L'oxygène dissous désigne le taux d'oxygène non composé libre présent dans l'eau ou dans un autre liquide.

Pourquoi mesurer l'oxygène dissous ?

Des niveaux d’oxygène appropriés sont indispensables dans de nombreux procédés mis en œuvre en biotechnologie et en agroalimentaire, ainsi que dans le développement pharmaceutique, l’industrie chimique et le traitement de l’eau, notamment primaire. La mesure en ligne pour le suivi de l'oxygène dissous est essentielle pour optimiser le rendement et la qualité des produits, réduire les coûts et garantir la sécurité des procédés.

Qu'est-ce qu'un transmetteur d'oxygène dissous ?

Un transmetteur d'oxygène dissous METTLER TOLEDO mesure en temps réel et de manière continue le taux d'oxygène dissous dans l'eau ou dans un autre liquide. Selon le type d'application et le secteur, la concentration en oxygène dissous est exprimée en valeur relative, pourcentage de saturation, pourcentage du volume, pourcentage d'oxygène dissous, ppb ou en valeur absolue, mg/L ou mmol/L. Les sondes à O₂ dissous avec technologie optique de pointe allient mesures précises à des niveaux de traces et maintenance réduite.

Comment fonctionne un transmetteur à oxygène dissous ?

METTLER TOLEDO propose deux catégories de sondes à oxygène : ampérométrique et optique.

Ampérométrique : la sonde à oxygène dissous utilise une membrane perméable aux gaz pour séparer l’échantillon de la cellule électrochimique interne. L’oxygène se diffuse à travers la membrane de manière directement proportionnelle avec la pression partielle de l’oxygène contenu dans le liquide à l’extérieur de la sonde. La cathode et l’anode de l’élément sensible de la sonde sont polarisées à une tension définie pour permettre une réaction électrochimique de l’oxygène. L’oxygène est réduit à la cathode et l’anode est oxydée produisant ainsi un faible courant directement proportionnel à la quantité d’oxygène ayant réagi. De plus, le transmetteur à oxygène dissous utilise la mesure de température pour convertir le signal de pression partielle d’oxygène en une valeur de concentration d’oxygène dissous par la compensation de la variation de la solubilité de l’oxygène avec la température.

Optique : les sondes à oxygène dissous qui utilisent la technologie optique pour mesurer contiennent une couche sensible à l'oxygène qui peut devenir fluorescente. Cette couche absorbe la lumière d'une diode à émission de lumière (DEL) dans la sonde, et la lumière est émise fluorescente. L'intensité de la fluorescence varie selon le taux d'oxygène présent dans le milieu de l'échantillon.

Comment étalonner une sonde à oxygène dissous ?

Chaque transmetteur à oxygène dissous dispose de ses propres pente et point zéro. Les deux valeurs sont susceptibles de changer. Pour assurer la grande précision de mesure de la sonde à oxygène dissous, l'étalonnage doit être répété après chaque échange de pièce de la sonde. L'étalonnage de la sonde à oxygène dissous peut être effectué par étalonnage en un ou en deux point(s). Pour l'étalonnage en un point, le milieu d'étalonnage normal est l'air. L'étalonnage en deux points, quant à lui, requiert l'utilisation d'un gaz avec 0 % d'oxygène, généralement de l'azote pur.

Qu'est-ce que le dioxyde de carbone dissous (CO₂) ?

Le dioxyde de carbone dissous désigne le taux de CO₂ présent dans de l'eau ou un autre liquide.

Le dioxyde de carbone existe habituellement sous forme gazeuse. Par conséquent, la mesure en ligne (in-line et on-line) du dioxyde de carbone dans les procédés mesure la pression qu'applique le dioxyde de carbone, soit dans le gaz, soit dans le liquide, dans lequel il est dissous.

Comment mesurer le CO₂ dissous ?

Le dioxyde de carbone dissous est mesuré à l'aide d'une sonde à CO2 dissous.

Selon le type d'applications et le secteur, le taux de CO₂ dissous est exprimé en différentes unités.

Qu'est-ce qu'une sonde à CO₂ dissous ?

Une sonde à CO2 dissous désigne une électrode d'analyse qui mesure le dioxyde de carbone dissous. Les sondes à CO₂ dissous de METTLER TOLEDO fournissent des données précises en temps réel, qui améliorent la compréhension des procédés critiques de fermentation et de culture cellulaire. Les données que mesure la sonde de CO₂ dissous fournissent des informations sur le métabolisme cellulaire et d'autres changements au sein du bioréacteur.

Comment fonctionne une sonde à CO₂ dissous ?

La sonde à CO₂ dissous de METTLER TOLEDO mesure en ligne et fournit des valeurs de CO₂ en temps réel basées sur la technologie du principe de Severinghaus, qui exploite la corrélation entre le dioxyde de carbone dissous et le pH d'un liquide donné. L’électrode de détection est une électrode de pH améliorée séparée du milieu de mesure par une membrane perméable aux gaz remplie d’électrolyte. Le CO₂ se diffuse à travers la membrane et dans l’électrolyte interne de la sonde de dioxyde de carbone dissous, où il s’équilibre avec les ions bicarbonates, modifiant le pH. Le changement relatif de valeur de pH de l’électrolyte est ensuite mesuré par l’électrode de pH améliorée et mis en corrélation avec le CO₂.

Comment étalonner une sonde à CO₂ dissous ?

Deux étapes permettent d'étalonner une sonde à CO₂ dissous. La première étape consiste à étalonner l'électrode de pH dans les tampons de pH sans le corps à membrane. À ce stade, la pente et le point zéro de l'électrode de pH sont étalonnés. La deuxième étape d'étalonnage d'une sonde à CO₂ dissous est nécessaire après la stérilisation et s'appelle l'étalonnage procédé. Cette deuxième étape d'étalonnage corrigera la légère déviation de l'électrode de pH après stérilisation.

Qu'est-ce que l'ozone dissous ?

L'ozone est un gaz fortement oxydant, qui est injecté dans l'eau ou généré électrolytiquement dans l'eau. L'ozone dissous se transforme très rapidement en oxygène inoffensif, selon la température et le pH de l'eau. Il doit donc être généré et mesuré à une grande proximité du procédé.

Comment mesurer l'ozone dissous ?

L'ozone dissous est mesuré à l'aide d'une sonde à ozone dissous.

Qu'est-ce qu'une sonde à ozone dissous ?

Une sonde à ozone dissous désigne une électrode d'analyse qui mesure l'ozone dissous.

Comment fonctionne une sonde à ozone dissous ?

La sonde à ozone dissous utilise une membrane perméable aux gaz pour séparer l’échantillon de la cellule électrochimique interne. L’ozone se diffuse à travers la membrane de manière directement proportionnelle à la pression partielle d’ozone à l’extérieur de la sonde à ozone dissous. La cathode (l'électrode par laquelle le courant conventionnel quitte un dispositif électrique polarisé) et l'anode (l'électrode par laquelle le courant conventionnel pénètre dans un dispositif électrique polarisé) au sein de la sonde sont polarisées selon une tension, qui facilite la réaction électrochimique de l'ozone. L’ozone est réduit à la cathode et l’anode est oxydée produisant ainsi un faible courant directement proportionnel à la quantité d’ozone ayant réagi. Une électrode de garde est fournie autour de la cathode. De plus, la sonde à ozone dissous utilise la mesure de température pour convertir le signal de pression partielle d’ozone en une valeur de concentration d’ozone dissous par la compensation de la variation de la solubilité de l’ozone avec la température.

Comment étalonner une sonde à ozone dissous ?

L’étalonnage d'une sonde à ozone dissous calcule les nouvelles constantes d’étalonnage pour la sonde (courant nul et une pente). Par conséquent, il convient de respecter pour la sonde à ozone dissous, à la fois une procédure d'étalonnage à courant nul et une procédure d'étalonnage procédé de la pente.

Pour la plupart des applications, de l’air ou de l’eau ne contenant pas d’ozone constituent les étalons les plus fiables pour l’étalonnage du courant nul.