Mesurer la demande chimique en oxygène dans les installations de traitement des eaux

Republished with permission from Water Online: "A Safe, No-Hassle Way To Measure Chemical Oxygen Demand," September 14, 2016

Mesure de la demande chimique en oxygène

Introduction

De nombreuses installations de traitement mesurent régulièrement la demande chimique en oxygène. Certaines méthodes d'analyse de laboratoire peuvent être chronophages et exposer les techniciens à des produits toxiques. Par ailleurs, des interférences avec certains constituants des échantillons peuvent affecter les résultats des tests.

Nous sommes un leader mondial de l'industrie des sciences de la vie et produisons des tests en kit pour mesurer de nombreux analytes. Water Online s'est entretenu avec nous au sujet des avancées réalisées dans le domaine de la mesure de la demande chimique en oxygène.

Questions

Pourquoi est-ce important de mesurer la demande chimique en oxygène (DCO) ?

Pour la plupart des utilisateurs, la DCO est un critère important qui indique la quantité d'oxygène nécessaire pour traiter les flux de déchets entrants, ce qui joue ensuite sur l'utilisation des équipements d'aération et, au final, sur la consommation d'électricité. Connaître les niveaux de DCO permet aux utilisateurs d'affiner leur consommation d'électricité et d'éviter d'avoir des factures d'énergie trop lourdes. À un niveau supérieur, la DCO est également une mesure essentielle qui permet de déterminer l'impact qu'aura l'eau évacuée en sortie sur le milieu récepteur. La DCO est couramment utilisée pour estimer la demande biochimique en oxygène (DBO), car le test est beaucoup plus simple et plus robuste. Dans les applications bien comprises, le rapport DBO/DCO est connu et il est alors relativement simple d'extrapoler une concentration de DBO à partir d'un test de DCO.

Quelles méthodes sont généralement employées par les laboratoires d'analyse de l'eau et des eaux usées pour déterminer la DCO ?

La méthode la plus répandue est l'analyse colorimétrique après oxydation de la DCO avec un acide et utilisation d'indicateurs, comme le dichromate hexavalent. Dans certains cas cependant, des composés interfèrent avec l'analyse colorimétrique et les taux de DCO doivent alors être déterminés par titrage.

Quels composants interfèrent avec les résultats d'analyse ?

En fonction de la composition du flux d'eau, un grand nombre de composés sont susceptibles d'interférer avec les tests de DCO lorsqu'ils sont présents en grandes quantités. Le chrome, les nitrites, les sulfites, le nitrate de sodium, le sulfate de sodium, le phosphate de sodium et les chlorures peuvent tous potentiellement affecter l'exactitude de la mesure lorsqu'ils sont présents en concentrations suffisantes. L'interférence la plus courante vient néanmoins des chlorures, car ils peuvent donner des taux de DCO faussement élevés.

Existe-t-il des méthodes de test pour les usines de dessalement et autres laboratoires analysant de l'eau de mer, des eaux saumâtres ou polluées par de forts taux de chlorures ?

Les taux de chlorures supérieurs à 2 000 mg/l ont toujours causé de gros problèmes dans l'analyse de la DCO. L'eau de mer et les eaux saumâtres peuvent dépasser cette limite d'un ordre de grandeur, et certains procédés industriels peuvent donner des échantillons avec des niveaux de chlorures au-delà de 100 000 mg/l. Conscients de ce problème qui touche l'industrie, nous avons développé une série de tests en kit pour la DCO incluant une étape d'extraction des chlorures qui suppriment les interférences dues à une forte teneur en chlorures et donnent des résultats exacts.

Pourquoi faut-il supprimer/extraire les chlorures de l'échantillon pour mesurer la DCO ?

Les chlorures, quelle que soit leur concentration, interfèrent avec l'analyse spectrophotométrique de la DCO. Pour compenser ce phénomène, la plupart des tests en kit requièrent une étape de prétraitement consistant à ajouter du sulfate de mercure pour éliminer les chlorures par précipitation. Cependant, cela ne fonctionne que jusqu'à 2 000 mg/l de chlorures, niveau où tout ajout supplémentaire de sulfate de mercure compromet l'exactitude du test, car le test final requiert un rapport eau/acide sulfurique relativement précis.

Comment les chlorures sont-ils éliminés de l'échantillon ?

Notre procédé d'extraction des chlorures, pour lequel un brevet a été déposé, consiste à utiliser de l'acide sulfurique pour créer du HCl (chlorure d'hydrogène) gazeux, qui est ensuite capturé par un tube d'absorption de HCl et un indicateur à base de chaux sodée. Ce procédé est plus long que l'analyse classique de la DCO par photométrie, mais prend quand même moins de temps qu'un test par titrage classique.

Quels produits sont nécessaires pour mesurer la DCO des échantillons à forte teneur en chlorures avec un test de DCO en tube ?

Outre le test de DCO en kit dédié aux applications à forte salinité, les laboratoires ont besoin d'acide sulfurique à faible teneur en DCO certifiée, de tubes d'absorption de HCl, de chaux sodée, de flacons et d'un agitateur magnétique avec contrôle de la vitesse. Mis à part les flacons et l'appareil d'agitation, nous pouvons fournir aux laboratoires le reste du matériel nécessaire au test.

Pourquoi la chaux sodée constitue-t-elle un meilleur choix que l'hydroxyde de calcium comme matériau absorbant ?

Il est recommandé d'utiliser de la chaux sodée plutôt que de l'hydroxyde de calcium, car la chaux sodée offre une meilleure capacité d'absorption dans cette application et empêche également la vapeur d'eau condensée de goutter et de retomber dans la solution. Ce point apparemment mineur s'est avéré améliorer l'exactitude des mesures.

Quels sont les avantages du test de DCO en tube par rapport à la méthode à reflux ouvert et titrage ?

Mis à part l'avantage immédiat de nécessiter moins de temps et moins de manipulations manuelles de la part du technicien, utiliser des tests en tube divise par 10 la quantité de produits chimiques toxiques utilisée et par quasiment 20 le volume total des déchets. Les tests en tube réduisent également l'exposition des techniciens de laboratoire aux produits toxiques.

Quels sont les avantages des tests de DCO en tube sans mercure ?

Outre les tests de DCO en kit pour échantillons à forte salinité mentionnés précédemment, nous avons mis au point un test de DCO en kit sans mercure. Dans de nombreuses régions du monde, la contamination par le mercure est de plus en plus préoccupante pour les techniciens de laboratoire et les autorités réglementaires. En développant un test en kit sans mercure, nous avons créé une méthode colorimétrique qui permet d'analyser rapidement les niveaux de DCO sans se soucier d'une contamination par le mercure ni risquer de travailler à l'encontre des exigences réglementaires.