Turbidimètres et sondes de turbidité

Qu'est-ce que la turbidité ?

La turbidité désigne une caractéristique optique en référence au degré de clarté d'un liquide. La turbidité de l'eau résulte de particules individuelles suspendues ou de matières colloïdales qui se dispersent ou obstruent la transmission lumineuse : plus la concentration de particules suspendues ou de matières colloïdales est élevée, plus la turbidité est importante. Ces particules sont normalement trop petites pour être visibles à l'œil nu ; par conséquent, la mesure de turbidité requiert un turbidimètre. Exemples quotidiens de liquides turbides :

• le lait : contient des protéines émulsifiées/gouttes de matière grasse dans de l'eau
• les eaux usées : contiennent des particules suspendues
• la bière de blé : contient des cellules de levure

Pourquoi mesurer la turbidité est-il important ?

Dans de nombreux cas, les turbidimètres servent à évaluer la qualité de l'eau ou l'efficacité d'un procédé de filtration. Dans nombre de secteurs et d'applications, il est nécessaire de mesurer la turbidité, car elle influence non seulement le rendement du procédé industriel, mais détecte également les facteurs qui nuisent à un système.

Qu'est-ce qui influence le turbidimètre  ?

Comme indiqué plus haut, le turbidimètre détermine dans quelle mesure les particules suspendues dans un milieu liquide diffusent la lumière. La diffusion varie selon

• la concentration de particules : la concentration élevée de particules entraîne davantage de diffusion lumineuse, donc des résultats de turbidité supérieurs.
• la forme et la taille des particules : les particules inférieures à 1/10e de la longueur d'onde de la lumière visible diffusent la lumière de manière symétrique. Les particules plus grosses (en général, d'un diamètre supérieur à la longueur d'onde de la lumière visible) diffusent la lumière de manière asymétrique. Il faut donc tenir compte de l'angle de diffusion pour mesurer la turbidité.
• Longueur d'onde de la lumière : comme indiqué plus haut, l'intensité de la lumière diffusée varie selon la taille des particules. De plus, la présence de couleur dans un liquide peut diminuer la lumière mesurée au niveau du détecteur. L'utilisation d'une longueur d'onde lumineuse adaptée est donc indispensable pour le turbidimètre.

Au vu des trois points ci-dessus, on conclut que l'on ne peut utiliser la turbidité comme propriété caractéristique d'un échantillon que si la méthode de mesure est normalisée. Dans de multiples applications de brasserie, par exemple, le liquide à mesurer est de couleur jaunâtre et contient des particules de levure. Il est donc nécessaire, pour contrôler le flux filtré, de mesurer la part de lumière diffusée vers l'avant et sur les côtés selon un angle de 25^° et de 90^°, par rapport à la source de lumière, aux fins de l'assurance qualité. En matière de contrôle de turbidité et de couleur, il est également recommandé de recourir à des sources de lumière rouge (650 nm) et bleue (460 nm).

Quelles sont les interférences courantes avec le turbidimètre ?

La présence d'une substance qui absorbe la lumière ou d'une substance fluorescente nuit au turbidimètre. Cette interférence peut être atténuée au moyen de longueurs d'onde autres que celles de la lumière visible (c'est-à-dire, 680 nm proche infra-rouge).

Les bulles d'air peuvent interférer avec le turbidimètre. Il est donc important de choisir un point d'installation où la présence des bulles d'air est la plus faible.

L'encrassement des fenêtres est également critique pour le turbidimètre. La technologie de pointe et le principe de ratio peuvent compenser les variations de couleur de l'échantillon, le vieillissement de la lampe utilisée comme source de lumière et l'encrassement de la fenêtre optique.

Qu'est-ce qu'un turbidimètre ?

Un turbidimètre désigne un capteur qui mesure la turbidité. Les turbidimètres partagent deux caractéristiques :

• Une source de lumière, p. ex. une diode à émission de lumière (DEL)
• Un ou plusieurs détecteur(s) de lumière ; habituellement des photodiodes

Quelles sont les méthodes courantes de mesure de la turbidité ?

Il existe plusieurs types de sondes de turbidité en ligne optimisées pour des plages de mesure spécifiques et différentes applications.

• Absorption/diffusion de la lumière vers l'avant : Les sondes de turbidité dotées de cette technologie (comme la série METTLER TOLEDO InPro 8300 RAMS et les séries InPro 8600i/D1 et /D3 ) sont conçues pour les applications à turbidité faible et moyenne. La mesure de la couleur (jaune) est également possible avec les sondes InPro 8300 RAMS TCS et COMBINE/InPro 8600i/D3.
• Lumière rétrodiffusée : Ces sondes (p. ex. InPro 8050, InPro 8100 et InPro 8200 de METTLER TOLEDO) sont conçues pour les échantillons qui contiennent de fortes concentrations de particules, jusqu'à 250 g/l de solides en suspension. En fonction de l'application, les sondes METTLER TOLEDO sont disponibles en acier inoxydable pour l'industrie pharmaceutique et en polysulfone pour le traitement des eaux usées.

Comment étalonner un turbidimètre ?

Trois méthodes permettent d'étalonner un turbidimètre à l'aide d'un transmetteur. La première est un étalonnage manuel. Il s'agit de l'étalonnage le plus rapide, mais de moindre précision. L'utilisateur peut modifier le décalage et la pente, et une valeur de mesure est calculée et s'affiche.

Le deuxième type de méthode est un étalonnage multipoint. Cette méthode d'étalonnage parvient à la meilleure linéarité du procédé mesuré. Il est également possible d'appliquer des méthodes d'étalonnage à deux, trois, quatre et cinq points d'étalonnage, en général hors ligne à l'aide d'un capteur non installé.

Le troisième type de méthode est un étalonnage procédé ou in situ. Il s'agit d'un étalonnage en ligne où l'opérateur entre dans le menu d'étalonnage procédé sur le transmetteur et enregistre le résultat de turbidité en cours. L'opérateur prélève ensuite un échantillon de liquide de procédé pour le mesurer à nouveau à l'aide d'un instrument de laboratoire afin d'obtenir une mesure de turbidité de référence. Selon la sonde de turbidité et le transmetteur, l'étalonnage multipoint in situ est possible (p. ex. le transmetteur M800 METTLER TOLEDO et le turbidimètre à lumière rétrodiffusée).

Les sondes de turbidité et les turbidimètres METTLER TOLEDO servent dans de nombreux secteurs, comme :

• Biotechnologie
• Pharmaceutique
• Procédé chimique
• Pétrochimie
• Industrie agroalimentaire
• Brasseries

Comment choisir la bonne sonde de turbidité ?

Le choix de la sonde de turbidité doit reposer sur la plage de mesure nécessaire et sur l'application. METTLER TOLEDO propose plusieurs sondes de turbidité polyvalentes qui répondent aux besoins de différentes applications, comme :

• Fermentation
• Croissance de la biomasse (densité optique)
• Cristallisation
• Séparation de phase
• Eau dans l’huile
• Nouvelle solution de filtrage
• Boues activées
• Post-filtration de la bière et mesure du jaunissement
• Eaux usées

Pour plus d'informations, contactez votre représentant METTLER TOLEDO local.