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...
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 doit être effectuée à l’aide d’un turbidimètre, d’un analyseur de turbidité ou d'une sonde. Le meilleur moyen de contrôler les procédés nécessitant un contrôle précis de la turbidité consiste à utiliser un turbidimètre en ligne. Un turbidimètre en ligne ou sonde de turbidité in situ fournit des mesures continues de la turbidité qui peuvent être utilisées à des fins de contrôle du procédé. Parmi les liquides turbides courants, citons :
- le lait : contient des protéines émulsifiées/gouttes de matière grasse dans de l’eau.
- les eaux usées : contiennent des particules en suspension.
- la bière de blé : contient des cellules de levure.
Pourquoi est-il important de mesurer la turbidité ?
Souvent, les sondes de turbidité, aussi appelées capteurs de turbidité, servent à évaluer la qualité de l’eau ou l’efficacité d’un procédé de filtration. Les mesures de turbidité sont des indicateurs importants dans nombre de secteurs et d’applications, car elles influencent non seulement le rendement du procédé industriel, mais permettent également de détecter les facteurs qui nuisent à un système.
Qu’est-ce qui influence les mesures de turbidité ?
Comme indiqué plus haut, la mesure de turbidité détermine dans quelle mesure les particules suspendues dans un milieu liquide diffusent la lumière. La diffusion varie selon :
- la concentration de particules : une concentration élevée de particules entraîne une diffusion accrue de la lumière, et donc des mesures de turbidité supérieures.
- 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.
- la 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 mesurer la turbidité.
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 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 affectant couramment les mesures de turbidité ?
La présence d’une substance qui absorbe la lumière ou d’une substance fluorescente nuit aux mesures de turbidité. 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 les mesures de turbidité. 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 nuit aussi considérablement aux mesures de turbidité. L’utilisation de technologies de pointe et du principe de ratio peut 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 une sonde qui mesure la turbidité. Les sondes de turbidité partagent deux caractéristiques :
- Une source de lumière, par ex. une diode à émission de lumière (DEL)
- Un ou plusieurs détecteur(s) de lumière, en général des photodiodes
Quelles sont les méthodes courantes de mesure de la turbidité ?
Il existe plusieurs types de sondes de turbidité/turbidimètres en ligne optimisés 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 les modèles METTLER TOLEDO InPro 8300 RAMS et les modèles 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 (par 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 avec un corps 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 consiste en 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.
La deuxième méthode consiste en un étalonnage multipoint. Cette méthode d’étalonnage permet d’aboutir à la meilleure linéarité pour le procédé mesuré. Il est également possible d’appliquer des méthodes d’étalonnage à deux, trois, quatre et cinq points, en général hors ligne avec une sonde non installée.
La troisième méthode consiste en 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 la mesure 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 en ligne, la réalisation d’étalonnages multipoints in situ est possible (par ex. avec le transmetteur M800 et la sonde de turbidité par rétrodiffusion de la lumière de METTLER TOLEDO).
L’analyseur de turbidité et les sondes de turbidité en ligne METTLER TOLEDO se révèlent utiles 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 des phases
- 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.
