Alcalinité

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Qu'est-ce que l'alcalinité?

L'alcalinité mesure la capacité de l'eau à neutraliser les acides. C'est ce que l'on appelle le pouvoir tampon de l'eau ou la capacité de l'eau à résister à un changement de pH lors de l'ajout d'acide.

L'alcalinité dans l'eau (avec un pH supérieur ou égal à 7) est principalement causée par la présence de substances dissoutes de neutralisation des acides (alcalis). Elle se rapporte à la teneur en dioxyde de carbone dans l'eau et est fonction du pH.

Les trois principaux ions alcalins de l'eau qui contribuent à l'alcalinité sont les suivants:

  • Bicarbonate (HCO 3 -)
  • Carbonate (CO 3 2-)
  • Hydroxyde (OH -)

Alcalinité totale

L'alcalinité totale est une mesure en parties par million de tous les alcalins (tous les ions carbonate, bicarbonate et hydroxyde) présents dans un échantillon. Par conséquent, l'alcalinité totale est une mesure de la capacité de l'eau à résister aux changements de pH.

L'alcalinité totale est déterminée par titrage à un pH de 4,9, 4,6, 4,5 ou 4,3, selon la quantité de dioxyde de carbone présente.

Alcalinité à la phénolphtaléine

L'alcalinité à la phénolphtaléine (alcalinité P) est déterminée par titrage à un pH de 8,3 (point final lorsque l'indicateur de la phénolphtaléine change de couleur). Elle enregistre l'hydroxyde total et la moitié du carbonate présent. L'alcalinité à la phénolphtaléine est un sous-ensemble de l'alcalinité totale.

En général, l'eau dure est alcaline, tandis que l'eau douce est plus acide. Toutefois, il existe des exceptions dans des circonstances inhabituelles.


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Pourquoi effectuer un test d'alcalinité?

L'alcalinité est un facteur important dans une grande variété d'applications, de l'eau potable aux boissons, en passant par l'eau de chaudière/refroidissement et le traitement des eaux usées, ainsi que dans de nombreux types de fabrication et de production chimique.

  • Une alcalinité élevée peut atténuer la toxicité des métaux lourds en utilisant les bicarbonates et des carbonates disponibles pour éliminer les métaux des solutions.
  • Dans les environnements naturels, une faible alcalinité rend les cours d'eau, les rivières ou les lacs vulnérables aux polluants acides qui peuvent faire chuter le pH de l'eau à des niveaux nocifs pour les amphibiens, les poissons ou le zooplancton.
  • L'alcalinité est nécessaire pour amortir ou stabiliser le pH afin de faciliter la phase de digestion anaérobie du traitement des eaux usées.
  • Dans le traitement biologique des eaux usées, le processus de nitrification utilise l'alcalinité, car l'ammoniac est converti en nitrite, puis en nitrate. Une concentration minimale d'alcalinité doit être maintenue pour une activité biologique appropriée.
  • Lorsqu'elle est consommée, l'eau hautement alcaline a un goût désagréable de « boisson gazeuse » et peut être nocive pour la santé humaine. Dans les équipements industriels et les tuyaux, une forte alcalinité dans l'eau peut provoquer des dépôts de calcaire ou une accumulation de minéraux.

Chez Hach, trouvez l'équipement de test, les ressources, la formation et les logiciels dont vous avez besoin pour surveiller l'alcalinité dans votre application de procédé spécifique.

Produits associés pour mesurer l'alcalinité

Analyseurs d'alcalinité de la Série EZ

Les analyseurs en ligne de la série EZ fournissent plusieurs options pour mesurer le taux d'alcalinité de l'eau.

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Titrateurs automatiques

Les instruments des séries AT1000 et KF1000 sont des analyseurs automatiques de laboratoire à bouton unique, destinés au titrage potentiométrique (série AT1000) et au titrage volumétrique Karl Fischer (série KF1000).

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Analyseurs Portables SL1000

L'analyseur parallèle portable (PPA) Hach SL1000 réalise les mêmes tests avec moitié moins d'étapes manuelles. Obtenez des résultats extrêmement précis beaucoup plus rapidement et en minimisant les erreurs.

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Spectrophotomètres

Hach innove dans le domaine de la spectrophotométrie depuis plus de 70 ans et propose de nombreux spectrophotomètres leaders sur le marché de l'analyse de l'eau.

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Bandelettes de test

Produits chimiques haute qualité Hach sur bandelette de test facile à utiliser.

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Quels procédés nécessitent une surveillance de l'alcalinité?

Traitement des eaux usées

Dans le traitement des eaux usées, l'alcalinité est un paramètre important pour déterminer la santé et la stabilité de divers procédés de traitement biologique.

Dans la digestion anaérobie, l'alcalinité et son rapport à la concentration en acides gras volatils (AGV) est la mesure la plus importante pour comprendre la stabilité de ce procédé biologique. Pour des résultats optimaux, un digesteur doit avoir une valeur de pH comprise entre 6,5 et 7,5. Cependant, mesurer le pH ne suffit pas. Afin d'assurer un fonctionnement durable et sûr, l'eau doit avoir un pouvoir tampon suffisant pour compenser les variations de la concentration d'acide. Un digesteur trop acide est toxique pour les bactéries, en particulier pour les bactéries productrices de méthane. Les perturbations dues aux conditions toxiques d'un pH bas peuvent être très coûteuses en raison de la réduction de la production de gaz, de l'ajout de produits chimiques pour l'alcalinité et d'une augmentation significative du temps et des efforts du personnel. La réalimentation d'un digesteur perturbé peut prendre des semaines et demande du temps.

Dans les systèmes qui doivent éliminer l'azote ammoniacal, l'alcalinité est un paramètre de surveillance clé pour une nitrification stable. Des valeurs d'alcalinité inférieures à 50 mg/L inhiberont la conversion biologique de l'ammoniac/ammonium en nitrite, puis en nitrate. Lorsque l'alcalinité baisse dans un système biologique, le pH commence à diminuer rapidement. Lors de la surveillance de l'élimination biologique de l'azote aéré, le pH est un indicateur couramment utilisé et utile de la stabilité de la nitrification du système, mais il s'agit d'un indicateur retardé. Pour une surveillance optimale de la stabilité du système, la surveillance de l'alcalinité est une bonne mesure prédictive pour révéler les problèmes avant qu'ils ne deviennent critiques.

Un bassin d'aération dans une usine de traitement de l'eau active le processus de boues biologiques. L'eau riche en alcalinité présente dans les minéraux dissous agit sur les bactéries nécessaires à la digestion.

Traitement de l'eau potable

L'alcalinité agit comme un tampon de pH dans la coagulation et l'adoucissement de l'eau à la chaux et à la soude. L'alcalinité est surveillée tout au long du processus de traitement de l'eau et dans le réseau de distribution pour assurer la fourniture d'eau potable salubre à la communauté.

Connaître l'alcalinité de l'eau brute est très important pour choisir les bons réactifs et mettre en place le procédé de coagulation/floculation. Avec une connaissance correcte de tous les paramètres critiques, le processus de coagulation peut être amélioré pour éliminer le carbone organique total (COT) et réduire le potentiel de formation de sous-produits de désinfection (DBP) dans l'eau avant la chloration.

L'alcalinité de l'eau filtrée est souvent ajustée pour contrôler sa corrosivité avant son rejet dans le système de distribution, et la mesure du taux d'alcalinité de l'eau du robinet dans le réseau de distribution est importante pour assurer un contrôle adéquat de la corrosion et éviter la violation de la règle du plomb et du cuivre (LCR).

Les stations d'épuration mesurent l'alcalinité, car elle agit comme un tampon pH lors de la coagulation.

Industrie des boissons

Outre la surveillance de l'alcalinité dans l'eau d'alimentation des chaudières et des tours de refroidissement, ce paramètre est essentiel pour l'évaluation de l'eau de source utilisée pour la production, car une alcalinité incorrecte ou incohérente peut nuire à la saveur et à la qualité globale de la bière, des jus et autres boissons.

Une ligne de fabrication de bouteilles en verre dans une usine de boissons rappelle comment l'alcalinité peut affecter le goût final et la qualité des produits.

Fabrication de produits chimiques pour les procédés industriels

Parallèlement à d'autres paramètres, l'alcalinité est surveillée pendant les processus de refroidissement pour éviter la corrosion des tuyaux, des condenseurs et des sécheurs au fil du temps. La surveillance de l'alcalinité, ainsi que d'autres paramètres clés pendant le traitement des eaux usées industrielles, aide les installations à garantir le respect des réglementations de l'industrie chimique, à éviter les violations de limites autorisées, à maximiser l'efficacité, à contrôler les coûts et à fonctionner au plus haut niveau de santé et de sécurité possible.

Les tours de refroidissement émettent de la vapeur dans le ciel. L'alcalinité doit impérativement être surveillée dans les procédés de traitement de l'eau industrielle pour se prémunir contre toute corrosion dommageable.

Comment l'alcalinité est-elle surveillée?


Analyseurs d'alcalinité de la série EZ Hach

Titrage

Sur paillasse :

Titrage numérique AT1000

En ligne :

Analyseurs d'alcalinité de la série EZ


Analyseur multiparamétrique Hach SL1000

Méthode colorimétrique

LCK362

SL1000


Bandelettes de test d'alcalinité totale Hach

Bandelettes de test/kits de test

Kit de test d'alcalinité

Bandelettes de test d'alcalinité totale

Foire aux questions

Quelle est la différence entre la dureté et l'alcalinité ?

La dureté est la somme des ions métalliques polyvalents dans la solution, tandis que l'alcalinité est une mesure de la capacité de la solution à neutraliser les acides (somme des ions hydroxyde, carbonate et bicarbonate). Dans les systèmes d'eau naturelle, le carbonate de calcium est habituellement présent et responsable des différentes caractéristiques de l'eau. La dureté et l'alcalinité sont exprimées sous forme de concentration de CaCO 3 pour faciliter la communication d'un seul nombre afin de représenter plusieurs produits chimiques et pour faciliter le calcul de la dureté carbonatée et non carbonatée d'une solution.

Quelle est l'alcalinité de l'échantillon si l'indicateur de phénolphtaléine ne modifie pas la couleur de l'échantillon en rose ?

La détermination de l'alcalinité de la phénolphtaléine par titrage utilise un indicateur de phénolphtaléine qui passe du rose à l'incolore au point final. Si l'échantillon ne devient pas rose après l'ajout de l'indicateur, l'échantillon ne présente pas d'alcalinité en phénolphtaléine. L'échantillon ne présentera pas d'alcalinité en phénolphtaléine si son pH est inférieur à 8,3.

Quelles sont les interférences pour Alcalinité Totale, Méthode Colorimétrique, LCK362, Méthode 10239 ?

Les échantillons dont la capacité acide est supérieure à 8 mmol/L doivent être dilués avec de l'eau déminéralisée exempte de dioxyde de carbone (CO2). On peut éliminer le CO2 de l'eau déionisée en la faisant bouillir. On peut vérifier l'absence de CO2 dans l'eau utilisée pour la dilution en effectuant une mesure à blanc. Si les échantillons ont un pouvoir tampon élevé, diluer avec de l'eau déminéralisée. Le CO2 présent dans l'eau déminéralisée interfère lors de la dilution des échantillons ou des étalons pour ce test colorimétrique. Disposer d'eau exempte de CO2 n'est pas aussi important pour le titrage que pour la procédure colorimétrique. Le test colorimétrique est plus sensible aux légères variations de concentration en CO2 en raison de la méthode de détection colorimétrique et du faible volume d'échantillon utilisé.

Quelles sont les interférences courantes dans les méthodes de titrage de l'alcalinité ?

Parmi les interférences courantes dans les méthodes de titrage de l'alcalinité, on compte :

  • Chlore : le chlore à des niveaux supérieurs à 3,5 mg/L peut causer une couleur jaune-brun lorsque le sachet de poudre témoin de vert de bromocrésol/rouge de méthyl est ajouté. Pour éliminer les interférences, prétraitez l'échantillon en ajoutant 1 goutte de solution étalon de thiosulfate de sodium, 0,1 N pour 100 mL d'échantillon, avant d'ajouter d'autres réactifs.
  • Couleur ou turbidité : à cause de la couleur ou de la turbidité, il peut être difficile de voir les variations de couleur au point final. Ne filtrez pas ou ne diluez pas les échantillons présentant de la couleur ou de la turbidité. Utilisez un pH-mètre et effectuez le titrage des échantillons aux points finaux spécifiés :

    Composition de l'échantillon Alcalinité de la phénolphtaléine Alcalinité totale
    Alcalinité pour environ 30 mg/L pH 8.3 pH 4.9
    Alcalinité pour environ 150 mg/L. pH 8.3 pH 4.6
    Alcalinité pour environ 500 mg/L pH 8.3 pH 4.3
    Contient des silicates ou des phosphates pH 8.3 pH 4.5
    Déchets industriels ou systèmes complexes pH 8.3 pH 4.5
    Analyse de routine ou automatisée  pH 8.3 pH 4.5
  • Soaps, oily matter, suspended solids and precipitates – Oils or solids can collect on the pH probe and cause a slow response. Clean the probe immediately after use.