Rapport présenté par : Fabien PEREZ. Master 1 : Chimie et Matériaux Option Environnement Année 2010

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1 MISE AU POINT ET VALIDATION D UNE METHODE D ANALYSE EN FLUX CONTINU : INDICE CYANURE ET PHENOL. Rapport présenté par : Fabien PEREZ Master 1 : Chimie et Matériaux Option Environnement Année 2010 Maître de stage : Monsieur Jean-Ulrich MULLOT Tuteur de stage : Monsieur Jean-Michel EMERY Date de stage : Du 12/04/2010 au 11/06/2010 1

2 Remerciements J adresse mes remerciements les plus sincères à Madame le Pharmacien en Chef Marie-Françoise CORDAT pour m avoir accueilli au sein du LASEM et mis à ma disposition le matériel nécessaire à la réalisation de mon étude. Je remercie également mon maître de stage Monsieur le Pharmacien Principal Jean-Ulrich MULLOT sans qui je n aurais pu effectuer ce stage. J exprime mes remerciements à Madame l Enseigne de Vaisseau Justine SABATON pour la formation interne qualité. Je tiens à remercier fortement mon tuteur de stage Monsieur Jean-Michel EMERY, Ingénieur Divisionnaire d Etudes et de Fabrications (IDEF), pour sa disponibilité et pour le partage de son savoir-faire. Je souhaite remercier tout particulièrement Madame Sophie CANNIZZARO, Technicien Supérieur d Etudes et de Fabrications (TSEF), pour le suivi attentif apporté à mon travail ainsi que pour son écoute et ses conseils. Mes remerciements vont aussi à Monsieur Cyril GUIOL, Technicien Supérieur d Etudes et de Fabrications, pour la formation interne sécurité ; ainsi qu à l ensemble du personnel du LASEM pour son accueil, son aide et sa sympathie. Enfin, j exprime ma reconnaissance au Docteur Cédric GARNIER pour l attention qu il m a accordé. 2

3 SOMMAIRE Introduction... 5 I. Bibliographie... 6 I.1. Cyanure et phénol... 6 I.2. Méthodes d analyses pour la détermination des cyanures... 7 I.2.1. Méthode standard... 7 I.2.2. Electrode sélective comme sonde... 7 I.2.3. Electrode sélective de cyanure sous forme de détecteur par injection en flux continu... 8 I.2.4. Détecteur potentiométrique par injection en flux continu d ion sélectif déposé électrochimiquement... 8 I.2.5. Tendances modernes... 8 I.2.6. Conclusion... 8 II. Présentation du LASEM de la base navale de Toulon... 9 II.1. Le Personnel... 9 II.2. Sa Mission... 9 II.3. Domaines d activités II.3.1. Activité du Laboratoire de Chimie Analytique (LCA) II.3.2. Activités du Laboratoire de Surveillance Radiologique (LSR) II.3.3. Objectif : Qualité, Normes et Accréditations II Le Comité Français d Accréditation (COFRAC) II LASEM et assurance qualité III. Matériels et méthodes III.1. L Analyse Flux Continu (CFA) III.2. Console «FUTURA» et accessoires III.3. Manipulations III.3.1. Détermination de la concentration en cyanures totaux avec distillation III Principe III Mode opératoire III Opérations instrumentales III.3.2. Détermination de l indice phénol (sans extraction) après distillation III Principe III Mode opératoire III Opérations instrumentales IV. Validation de la méthode d analyse IV.1. Plan A IV.1.1. Organisation des essais et linéarité IV.1.2. Etude de l étalonnage IV.2. Plan B IV.2.1. Organisation des essais et fidélité intermédiaire IV.2.2. Interprétation des paramètres d exactitude pour la LQ IV.3. Plan C

4 IV.3.1. Organisation des essais et fidélité IV.3.2. Interprétation des paramètres d exactitude pour un niveau d ajout IV.4. Plan D IV.4.1. Organisation des essais et justesse IV.5. Résultats Discussion Conclusion Bilan personnel Glossaire Références Bibliographiques Annexe 1 : Organigramme du LASEM Annexe 2 : Tableau des débits Annexe 3 : Tableau des grandeurs retrouvées, des biais et de l étude de cas approche statistique Annexe 4 : Tests de Grubbs Annexe 5 : Calcul des inégalités Annexe 6 : Tableaux des résultats du plan C Annexe 7 : Organisations des essais du plan D Annexe 8 : Calcul pour l étude de l exactitude

5 Introduction Dans le cadre de ma première année de master de chimie à l Université Sud-Toulon-Var La Garde, un stage conventionné de deux mois a été effectué. Mon intérêt pour la chimie analytique, développé au cours de cette année, a orienté mon choix de stage vers le Laboratoire d Analyses de Surveillance et d Expertise de la Marine (LASEM), plus précisément dans le laboratoire d analyse des eaux. En effet, ce laboratoire réalise les analyses physico-chimiques des eaux destinées à la consommation humaine, des eaux de piscines, des eaux salines, des eaux résiduaires, des eaux industrielles et des eaux traitées. Dans le but de fournir les résultats de leurs analyses avec un gage de confiance reconnu, le laboratoire des eaux du LASEM prévoit d être agréé par les ministères en charge de la Santé et de l Environnement. De ce fait, la reconnaissance de ses compétences par le Comité Français d Accréditation (COFRAC) est demandée au laboratoire. Un Analyseur Flux Continu (CFA), acquis récemment par le LASEM, nécessite d être mis en service rapidement afin qu il soit opérationnel au plus tôt pour les analyses de cyanures et de phénol. Les paramètres de ces différentes méthodes utilisées devront être évalués afin de maintenir l accréditation obtenue pour l analyse des cyanures et en vue d une future extension d accréditation pour l analyse du phénol. Les validations de méthodes s effectuent à partir de la norme «NF T » [1]. 5

6 I. Bibliographie I.1. Cyanure et phénol Le cyanure peut être produit par des bactéries, des moisissures ainsi que des algues, et il est contenu dans de nombreuses plantes et aliments. L espèce chimique présente dépend en grande partie du ph, de la température, de l oxygène dissous, de la salinité et des autres ions présents. Tout d abord, on définit les cyanures totaux comme la somme des cyanures liés organiquement, des ions cyanures libres, des complexes et des cyanures liés aux cyanures métalliques simples, à l exception des cyanures sous forme de complexes de cobalt et du thiocyanate. En effet, il existe les cyanures libres qui sont toxiques, les cyanures complexés (qui le sont moins) et l indice cyanures qui est un mode de mesure de la somme des deux formes. Cependant, les cyanures sont peu communs à l état naturel et leur présence dans les eaux naturelles est surtout liée aux rejets industriels. En effet, les principales sources de contamination se trouvent dans les effluents. De plus, l ion cyanure simple (CN-) et l acide cyanhydrique (HCN) sont les formes les plus toxiques par ingestion, inhalation et par absorption cutanée. En effet, le cyanure s'accumule dans les cellules en se fixant aux métalloprotéines ou aux enzymes, tel que la catalase ou la cytochrome-c-oxydase [2]. Le phénol, appelé aussi hydroxybenzène, acide phénique, ou encore acide carbolique, est composé d'un cycle aromatique benzénique (hydrocarbure aromatique) et d'une fonction hydroxyle. Figure 1 : Structure chimique du phénol Le phénol est fortement corrosif pour les organismes vivants et provoque des brûlures qui sont très douloureuses et longues à guérir. De plus, elles peuvent être suivies de complications graves pouvant mener à la mort, de par la toxicité de ce composé et sa capacité à pénétrer dans l organisme en traversant la peau. En ce qui concerne le milieu aquatique, le phénol est plus lourd que l'eau et tend à se déposer. Il se dissout lentement et, même dilué, continue de former des solutions toxiques. En raison de sa forte toxicité dans l'eau, le phénol fait l objet de mesures de limitation des apports au milieu aquatique, passant notamment par sa mesure dans certains effluents 6

7 I.2. Méthodes d analyses pour la détermination des cyanures Les niveaux maximums de contaminant pour la décharge de cyanure dans l'environnement varient de 0,05 à 0,07 mg/l pour l'eau potable et de 0,200 à 0,500 mg/l pour les eaux résiduaires, alors que pour le cyanure total il est de 1 mg/l (beaucoup plus élevé). Les directives du Conseil des communautés européennes et la réglementation française précisent comme valeur limite admissible dans les eaux destinées à la consommation humaine 0,05 mg/l Pourtant, les sources industrielles de contamination de cyanure continuent d augmenter chaque année. Afin de palier à ce problème, il existe de nombreuses méthodes pour déterminer et évaluer la concentration du cyanure dans différentes matrices. I.2.1. Méthode standard Cette méthode est basée sur le dégagement du HCN à partir d un échantillon acidifié au moyen d acide sulfurique, après un long procédé de distillation. Puis, le gaz HCN formé est dissous dans une solution alcaline. La concentration en cyanure dans la solution est alors déterminée par spectrophotométrie (qui mesure l'absorbance ou la densité optique) ou potentiométrie (qui mesure une différence de potentiel). Puisque les espèces de cyanure montrent différentes caractéristiques, physiques, chimiques et de toxicité, le cyanure total contenu n'est pas approprié pour l'évaluation des risques environnementaux. Les données les plus pertinentes sont obtenues lorsque le cyanure se prête à la méthode de chloration. En effet, la chloration permet de déterminer la quantité de cyanures métalliques simples et de la plupart des cyanures complexes, à l'exception des cyanures de fer [3]. Ce procédé se compose de deux mesures analytiques : cyanure total (qui est une mesure de tous les cyanures, y compris les complexes fer-cyanure) et cyanure après chloration. Cependant, cette méthode a de nombreux inconvénients : il y a beaucoup d'interférents et une libération incomplète de cyanure. I.2.2. Electrode sélective comme sonde Cette électrode est un capteur qui convertit l'activité d'un ion spécifique dissous dans une solution, en potentiel électrique. La partie de détection de l'électrode est généralement composé d une membrane sélective des ions à doser, dont le potentiel est mesuré par rapport à une électrode de référence. L avantage est la mesure directe de la concentration libre en ions cyanures. Une première approche de la détermination des cyanures est la potentiométrie directe. La potentiométrie directe (avec des électrodes sélectives de cyanure), basée sur AgI homogène ou hétérogène et/ou Ag 2 S. Mais, avec une membrane mixte du type AgI/Ag 2 S, une meilleure stabilité de la réponse est obtenue [4]. La réponse de l électrode au cyanure est régie par la dissolution ou la corrosion. Les inconvénients principaux sont: un faible signal de stabilité, une vie courte, un temps de réponse lent et une limite de détection élevée. 7

8 I.2.3. Electrode sélective de cyanure sous forme de détecteur par injection en flux continu Cet appareillage de mesure a une capacité unique à répondre directement aux espèces de cyanure les plus toxiques, De plus, ces caractéristiques analytiques sont conformes aux limites écologiques de la détection. Cependant, lorsqu il n y a pas d équilibre, la limite de détection augmente. Ainsi, plusieurs modifications hétérogènes sur la composition de membrane et des nouvelles formes géométriques ont été essayées, mais elles ne semblent pas assez fiables pour être mise en application [5]. Cela implique donc des recherches en vue d examiner de nouveaux matériaux pour les membranes sensibles au cyanure. I.2.4. Détecteur potentiométrique par injection en flux continu d ion sélectif déposé électrochimiquement La stratégie est basée sur le dépôt potentiostatique cathodique sur place de couches minces, d un chalcogénure (composé comprenant un chalcogène en tant qu'ion négatif) binaire ou ternaire (de composition et de stœchiométrie non triviales), sur un substrat conducteur. Les électrodes utilisées sont des sondes de surfaces et leur réponse est donnée par l interface membrane/solution. Leur comportement analytique est régi par la nature de la conductivité électrique et la stœchiométrique du chalcogenure correspondant. I.2.5. Tendances modernes Récemment on a observé un moyen de remplacer la séparation classique du cyanure par une séparation utilisant l analyse en flux. Les méthodes d'analyse en flux permettent l'automatisation des modes opératoires en chimie en solution et conviennent tout particulièrement au traitement de grandes séries d'échantillons à une fréquence d'analyse élevée. L'analyse peut être effectuée avec injection de flux (FIA) ou avec flux continu (CFA) [6]. Les deux méthodes présentent la caractéristique d'un dosage automatique de l'échantillon dans un dispositif en flux (manifold) dans lequel les composants de l'échantillon réagissent avec les réactifs au cours de leur circulation dans le manifold. La préparation de l'échantillon peut être intégrée dans le manifold et le produit de réaction est mesuré dans un détecteur à flux. I.2.6. Conclusion De nos jours, la présence de cyanure dans les eaux ne cesse d augmenter. Il est donc nécessaire de mesurer finement et régulièrement les concentrations dans le milieu hydrique afin de garder un équilibre au niveau environnemental. Différentes méthodes pour la détermination du cyanure existent, mais elles comportent souvent quelques inconvénients, notamment en ce qui concerne l utilisation de matériaux pour les membranes. Les besoins écologiques motivent donc la recherche, ainsi que le développement de nouvelles approches et instrumentations. Des techniques ont donc été innovées, mais l'équipement est 8

9 souvent trop difficile à miniaturiser ou trop cher pour le travail courant de laboratoire. Par exemple, le besoin de séparer un échantillon limite l'utilisation de méthode dans les systèmes analytiques automatisés portatifs. Ce problème pourrait être facilement évité en supposant qu'un système sélectif de détecteur pourrait être développé. II. Présentation du LASEM de la base navale de Toulon Les Laboratoires d Analyses de Surveillance et d Expertise de la Marine, au nombre de trois, sont répartis au sein des Bases Navales de Cherbourg, de Brest et de Toulon. Ils sont issus de la fusion du Laboratoire de Chimie Analytique (LCA) et du Laboratoire de Surveillance Radiologique (LSR) depuis le 12 mars Outre les domaines d activité communs à tous les LASEM, le LASEM de Toulon est spécialisé dans l'identification et les mesures d empoussièrement amiante, ainsi que l analyse des autres contaminants particulaires atmosphériques. II.1. Le Personnel Le LASEM est un laboratoire du Ministère de la Défense, il est subordonné au Commandant en Chef de la Méditerranée (CECMED) et placé sous l autorité du commandant de la Base Navale. Sa direction est confiée à un Pharmacien en Chef appartenant au Service de Santé des Armées assisté d un: - Pharmacien du Service de Santé des Armées, responsable du LSR. - Pharmacien du Service de Santé des Armées, responsable du LCA, secondé par un Pharmacien du Service de Santé des Armées. Le chef du LASEM relève organiquement du commandant de la base navale du port d'implantation dont il est l'un des chefs de groupement de services. L état major de la marine, par l intermédiaire de l amiral chargé des affaires nucléaires et de l environnement et du bureau «Maîtrise des risques» qui lui est subordonné, supervise les activités des LASEM. Le personnel du laboratoire comprend : - Les militaires d active du Service de Santé des armées rattachés à la Marine durant cette affectation. - Le personnel civil (Fonctionnaires, Techniciens à Statut Ouvrier et des Ouvriers d Etats). L effectif du LASEM comprend donc un personnel militaire et civil (voir annexe 1). II.2. Sa Mission Le LASEM a pour mission d apporter aux autorités maritimes un concours scientifique et 9

10 technique afin de satisfaire leurs besoins en analyses et en expertises qui peuvent être d ordre: - Réglementaire, prévu par le code de la consommation et des marchés et le code de la santé publique, réalisé en application des dispositions du code du travail ou ordonné par les législations et les réglementations relatives à la protection de l environnement. - Opérationnel pour vérifier la conformité des matières de type industriel au regard des normes techniques définies par la Marine pour le soutien des forces. Cependant, l activité du LASEM peut s étendre à d autres organismes de la Défense, de la fonction publique, voire exceptionnellement au secteur privé. Le LASEM peut également développer des partenariats avec d autres laboratoires dans le cadre d études, de renforcement ou de partage de son savoir-faire. II.3. Domaines d activités Le LASEM est compétent pour les analyses et expertises en chimie analytique ainsi que pour les mesures de radioactivité. Il exerce ses activités dans les cinq domaines suivants : - Conformité des eaux destinées à la consommation humaine. - Santé et Sécurité au Travail (SST). - Soutien aux forces navales par des analyses de type industriel. - Surveillance et protection de l environnement (dans le domaine des risques chimiques et nucléaires). - Actions de l Etat en mer ordonnées par le préfet Maritime. Le soutien des bâtiments, tant pour les analyses à caractère industriel que pour celles relevant de l hygiène navale, ainsi que les analyses réglementaires destinées à la surveillance et à la protection de l environnement restent malgré tout les activités prioritaires du LASEM. Néanmoins, les activités différent selon le service, le LASEM étant partagé en deux laboratoires : - Le Laboratoire de Chimie Analytique. - Le Laboratoire de Surveillance Radiologique. II.3.1. Activité du Laboratoire de Chimie Analytique (LCA) Le Laboratoire de Chimie Analytique est divisé en plusieurs Unités Techniques (UT) : l UT Gaz, l UT Amiante, l UT Expertise et l UT Eaux. Les activités du LCA sont les suivantes : - Analyses physico-chimiques des eaux destinées à la consommation humaine, eaux de piscines, eaux salines et eaux résiduaires. 10

11 - Identification des fibres d amiante dans des matériaux, prélèvements et comptages des fibres d amiante dans l atmosphère. - Contrôle de viabilité des enceintes confinées, de la pollution atmosphérique des locaux et surveillance de la qualité de l air. - Contrôles de mélanges gazeux pour plongée. - Délivrance de certificats de «salubrité-viabilité» lors de dégazages. - Contrôle des gaz médicaux. - Formation de personnel compétent pour la surveillance de locaux confinés. - Analyses des produits industriels et eaux traitées (soutien des forces navales). - Expertise (recherche et dosage de polluants, analyses de dépôts ou produits de dégradation ). II.3.2. Activités du Laboratoire de Surveillance Radiologique (LSR) Le Laboratoire de Surveillance Radiologique regroupe deux Unités Techniques : l UT Mesures Physiques et l UT Radiochimie. - Surveillance radiologique du site nucléaire et de son environnement, - Evolution de l état zéro du site toulonnais et du littoral méditerranéen proche, - Contrôle des installations nucléaires à terre et des installations nucléaires embarquées. II.3.3. Objectif : Qualité, Normes et Accréditations II Le Comité Français d Accréditation (COFRAC) Le COFRAC est une Association loi de 1901 à but non lucratif française, fondée en 1994 à Paris et ayant pour but d accréditer en France des organismes étatiques ou privés donnant ainsi une reconnaissance nationale et internationale. Certaines exigences à respecter dans le cadre de la démarche qualité se trouvent dans des documents et programmes qualité COFRAC tels que : le document LAB REF 02 [7] qui constitue un guide d utilisation de la norme «NF EN ISO/CEI 17025» applicables aux laboratoires d essais. L instruction de la Marine en matière de qualité met en évidence les priorités d obtention des accréditations pour les LASEM (agrément et accréditation des LASEM) ou de normes techniques. Le COFRAC édite des programmes sur lesquels les laboratoires s appuient lorsqu ils sont candidats à une accréditation. Les méthodes d analyses suivent donc les programmes 11

12 d accréditation du COFRAC faisant eux-mêmes référence à des normes AFNOR (Agence Française de Normalisation) en vigueur. II LASEM et assurance qualité Le LASEM, comme tout laboratoire, est tenu de fournir à ses clients les résultats demandés avec une assurance qualité. Toujours dans l idée d un système qualité et de climat de confiance, le LASEM s est fait accréditer COFRAC en vu de l obtention de l agrément des ministères en charge de la Santé et de l Environnement. Cet agrément permettra de répondre à plusieurs besoins tels que le stipule les articles de l arrêté du 24 janvier 2005 [8]. Cet agrément est donc subordonné à une accréditation préalable par le Comité français d accréditation (COFRAC). Suivant l agrément C-4 «analyse chimiques composés minéraux» pour les eaux destinées à la consommation humaine, les méthodes d analyses seront des méthodes normalisées fixées par le programme du COFRAC [9] et l arrêté du 17 septembre 2003 [10] relatif aux méthodes d analyse des échantillons d eau et à leurs caractéristiques de performances. En l absence de norme ou en cas de modifications de celles-ci, des méthodes internes au laboratoire peuvent être utilisées après avoir effectué au préalable une caractérisation de la méthode dans laquelle sont prévus différents paramètres que nous décrirons plus loin (limite de détection, limite de quantification ). Une validation de la méthode selon la norme «NF T » sera réalisée. Elle sera complétée par des contrôles qualités externes (essais interlaboratoires) si cela est possible. Le laboratoire des eaux va alors procéder à la validation des méthodes en évaluant certains critères de performance. III. Matériels et méthodes III.1. L Analyse Flux Continu (CFA) L Analyse Flux Continu permet d automatiser intégralement les techniques analytiques complexes comme : préparation et traitement d échantillons, dilutions, ajout de réactifs, mélange, dialyse, distillations, incubations et extraction liquide-liquide. On utilise la photométrie pour mesurer l absorbance des échantillons et en déterminer leur concentration. La technique CFA fonctionne de la manière suivante : L échantillon est placé dans un godet sur le passeur d échantillon. Le préleveur aspire l échantillon, l eau ou une solution de rinçage de manière alternative. Ensuite, une bulle d air est insérée entre l échantillon et la solution de rinçage ce qui évite le mélange des échantillons. Au cours de son trajet jusqu à la cellule de mesure, les réactifs vont être introduits au fur et à mesure. La réaction se déroule sous des conditions constantes dans le circuit (ou la cassette) analytique et provoque une coloration qui peut être mesurée par spectrophotométrie. En effet, dans la cuve à circulation du spectrophotomètre, on réalise une mesure continue de la densité optique (DO) à une longueur d onde spécifique pour le paramètre mesuré. Un débullage avant la cuve de mesure est nécessaire et peut être réalisé de manière mécanique ou électronique afin de réduire la contamination inter échantillons et permettant ainsi d augmenter la cadence. 12

13 L Analyse Flux Continu est une méthode comparative ou les échantillons inconnus et les étalons sont analysés dans le même lot pour être mesurés dans les mêmes conditions. La concentration de chaque échantillon est ensuite calculée par le logiciel à partir de la courbe d étalonnage. Les courbes de mesures sont affichées en temps réel sur l écran de l ordinateur et de la console «FUTURA». Sur ces courbes, chaque échantillon est représenté par un pic et l aire du pic est directement proportionnelle à la concentration du paramètre. III.2. Console «FUTURA» et accessoires Image 1 : Console «FUTURA» La console «FUTURA» est capable d effectuer des analyses grâce à son automatisation poussée et à son extrême modularité. Celle-ci repose sur la possibilité d ajouter de nombreux accessoires dédiés, de changer les cassettes analytiques rapidement et facilement, et d utiliser plusieurs consoles simultanément pour mener différentes analyses en parallèle. La console est caractérisée par : - Clavier. Menu Retour (Choix précédent) Entrer (Validation) Suivant Image 2 : Description du clavier 13

14 - Compartiment réactifs amovible. - Vannes automatiques rinçage / réactifs à 5 voies. Les vannes ont 3 positions : - Blocage : réactif et rinçage bloqués (rien ne peut refouler dans les bidons). - Rinçage : le liquide de rinçage alimente tous les tubes utilisés vers la pompe. - Réactif : les réactifs viennent des bidons et sortent vers la pompe. Figure 2 : Disposition des vannes - Pompe péristaltique 12 tubes à fermeture et ouverture automatique. La pompe péristaltique fonctionne en continu à vitesse constante. Elle permet d aspirer l échantillon et les différents réactifs en tenant compte des proportions nécessaires pour la réalisation de la chimie. Le choix des diamètres des tubes de pompe détermine le débit et donc la quantité de chaque solution (voir annexe 2). Les tubes de pompe sont de différents diamètres internes, repérables par un code couleur des ergots de fixation. - Arrêt et démarrage automatiques. - Extraction immédiate de l ensemble des tubes de pompe d une cassette analytique. Le circuit analytique étant l ensemble formé des éléments nécessaires au développement de la réaction. Il est spécifique à chaque paramètre à doser et il est adapté à la gamme de mesure. Le circuit analytique est composé : d injecteurs 2 ou 3 voies, de bobine de mélange (ou de délai), de dialyseurs pour éliminer les interférences des molécules ou des ions, de bains maries pour maintenir le flux à une température spécifique, d unité de distillation ou d extracteurs liquide-liquide pour purifier l échantillon, de tubes de liaisons et enfin de tubes de pompe. - Bain marie étanche (régulation optimale). 14

15 Colorimètre Bain marie de coloration Circuit analytique Pompe péristaltique (levée) Ergot de fixation Arrivée du réactif Image 3 : Vue du dessus de la console «FUTURA» - Colorimètre nm à débullage électronique. Figure 3 : Fonctionnement du colorimètre - Trajet optique ajustable : cuve de 10, 15 ou 50 mm. - Grand écran digital à cristaux liquides rétro-éclairé comprenant : Nom de la méthode et unités. Pics en temps réel avec zoom. Affichage de l énergie, hauteur des pics et DO. Affichage de la température. Alerte pour le changement des tubes de la pompe. Mémorisation des 300 derniers résultats. 15

16 Les accessoires qui accompagnent la console sont les suivants : - Préleveur XYZ caractérisé par : Capacité : Pour des tubes de 11 ml, 4 racks de 60 positions Pot de rinçage mobile Deux options : un diluteur automatique (qui repère les échantillons hors gamme et les contaminés) et un lecteur code barre (qui prend en compte l identification des échantillons). - Une lampe UV-B (312nm) et une bobine de décomposition en verre borosilicaté qui sont utilisées pour filtrer les rayons UV de longueur d onde inférieure à 290 nm. Il est également possible d utiliser une lampe UV ayant une grande longueur d onde (351 nm) n émettant pas de lumière au dessous de 290 nm avec une bobine de décomposition en quartz ou en polytetrafluoroéthylène (PTFE). Ainsi, lorsque les accessoires sont réunis à la console nous obtenons le montage suivant : Image 4 : Console «FUTURA» et accessoires Avec pour légende : 1 = Température du bain marie de distillation. 7 = Clavier. 2 = Arrivée de l azote. 8 = Préleveur XYZ. 3 = Ecran digital. 9 = Ordinateur relié à la console. 4 = Bain marie de distillation. 10 = Débitmètre (azote). 5 = Console «FUTURA». 11 = Compartiment réactifs amovible. 6 = Lampe UV. 12 = Solution rince XYZ. 16

17 L Analyse Flux Continu permet alors de réaliser des analyses pour diverses applications. III.3. Manipulations III.3.1. Détermination de la concentration en cyanures totaux avec distillation III Principe Les cyanures complexes sont décomposés dans un flux continu à un ph de 3,8 sous l effet de rayons U.V. Le cyanure d hydrogène présent à ph = 3,8 est séparé par distillation en ligne à 125 C. Le cyanure d hydrogène est alors dosé par spectrophotométrie. Le dosage spectrométrique repose sur la réaction du cyanure avec la chloramine-t en formant du chlorure de cyanogène, qui réagit à l acide pyridine-4-carbonique et à l acide diméthyl-1,3-barbiturique pour former un complexe de coloration rouge mesuré à 600 nm. III Mode opératoire Figure 4 : Schéma du circuit analytique des cyanures totaux Tous les réactifs doivent être de qualité analytique reconnue afin de ne pas polluer les étalons et les échantillons. L eau utilisée est de l Eau Déminéralisée filtrée (ED) de résistivité de 18 m. 17

18 - Préparation des réactifs (R) : R1 : Tampon ph = 3,8. Réactif de digestion et distillation (stable 3 mois). Dans une fiole jaugée de 1000 ml, dissoudre 20 g d acide citrique dans environ 700 ml d'ed. Ajouter 100 ml d hydroxyde de sodium (1 mol/l) et si nécessaire ajuster à ph = 3,8 avec de l acide chlorhydrique (1 mol/l) ou de la soude (1 mol/l). Puis, ajouter 25 ml d acide chlorhydrique (1 mol/l) et diluer à 1000 ml avec ED. R2 : ED. R3 : Tampon ph = 5,2 (stable 3 mois). Dans une fiole jaugée de 1000 ml, dissoudre 2,3 g de soude dans 500 ml d ED. Ajouter 20,5 g d hydrogenphtalate de potassium et diluer à approximativement 975 ml d ED. Si nécessaire ajuster le ph à 5,2 avec de l acide chlorhydrique (1 mol/l) ou de la soude (1 mol/l). Compléter à 1000 ml avec ED. R4 : Chloramine-T (stable 1 semaine). Dans une fiole jaugé de 500 ml, dissoudre 2 g de chloramine-t dans 500 ml d ED. R5 : Réactif coloré (stable 3 mois). Dans une fiole jaugée de 1000 ml, diluer 7 g de soude dans 500 ml d ED. Ajouter 16,8 g d acide diméthyl-1,3-barbiturique, 13,6 g d acide pyridine-4-carbonique et diluer dans environ 975 ml d ED. Si nécessaire ajuster le ph à 5,2 avec de l acide chlorhydrique (1 mol/l) ou de la soude (1 mol/l). Compléter à 1000 ml avec ED. - Préparation de la solution mère : Dans une fiole jaugée de 1000 ml, dissoudre 0,25 g de cyanure de potassium dans 800 ml de soude (1 mol/l). Compléter à 1000 ml avec de la soude. Une solution commerciale étant disponible, celle-ci a été utilisée pour la réalisation de l étalonnage tandis que celle préparée a été utilisée pour la préparation de témoins. - Préparation des solutions étalons : La gamme correspond à celle du mode opératoire «N MOLE0022» du LASEM. Tout d abord, il est nécessaire de réaliser les solutions filles A et B dans des fioles jaugées de 100 ml à partir de la solution mère. De la soude est ajoutée dans chaque solution avec une pipette automatique de 50 à 1000 µl, afin de mieux conserver les solutions et d éviter la volatilité du cyanure. 18

19 Solution Mère Fille A Fille B Teneur en cyanure 1 g/l 100 mg/l 1 mg/l Préparation Matériel Solution ajoutée Solution certifiée à 1 g/l 10 ml de solution Mère Pipette automatique de 0,1 à 25 ml 1 ml de soude 1 mol/l 1 ml de solution Fille A Pipette automatique de 50 à 1000 µl 1 ml de soude 1 mol/l Compléter avec ED QSP 100 ml QSP 100 ml Durée de conservation 1 an 1 semaine 1 jour Tableau 1 : Préparation des solutions filles Ensuite, la solution fille B permet de préparer une série de 5 étalons (de 5 à 100 µg/l) dans des fioles jaugées de 100 ml suivant le tableau ci-dessous : Solution Blanc Etalon 1 Etalon 2 Etalon 3 Etalon 4 Etalon 5 Teneur en cyanure (µg/l) Solution Fille B (ml) Pipette automatique utilisée Ajout de soude (1 mol/l) Compléter avec ED Durée de conservation ,5 2,5 5 7,5 10 De 50 à 1000 µl De 500 à 5000µL De 50 à 5000 µl De 0,1 à 25 ml De 0,1 à 25 ml 1 ml 1 ml 1 ml 1 ml 1 ml QSP 100 ml QSP 100 ml QSP 100 ml QSP 100 ml QSP 100 ml QSP 100 ml 1 jour 1 jour 1 jour 1 jour 1 jour Tableau 2 : Préparation des solutions étalons - Préparation des solutions matricielles : Enfin, ces solutions sont préparées dans des fioles jaugées de 100 ml à partir de la solution fille B. En premier temps, l Eau Brute (EB) du réseau de distribution a été utilisée mais la formation d un précipité blanc (causé par la réaction entre la soude et les métaux contenus dans EB) entraînait de mauvais résultats. Ainsi, de l eau «Cristaline» a été utilisée. Le principe est d avoir des solutions avec les teneurs en cyanure suivantes : Une teneur de la Limite de Quantification présupposée (LQ), soit 5 µg/l. 20 % de la teneur du maximum de la courbe d étalonnage, soit 20 µg/l. 50 % de la teneur du maximum de la courbe d étalonnage, soit 50 µg/l. 80 % de la teneur du maximum de la courbe d étalonnage, soit 80 µg/l. 19

20 Solution LQ 20% 50% 80% Teneur en cyanure (µg/l) 5 µg/l 20 µg/l 50 µg/l 80 µg/l Solution Fille B 500 µl 2 ml 5 ml 8 ml Pipette automatique utilisée De 50 à 1000 µl De 100 à 5000 µl De 100 à 5000 µl De 0,1 à 25 ml Ajout de soude (1 mol/l) 1 ml 1 ml 1 ml 1 ml Compléter avec de la «Cristaline» QSP 100 ml QSP 100 ml QSP 100 ml QSP 100 ml Durée de conservation 1 jour 1 jour 1 jour 1 jour III Opérations instrumentales Tableau 3 : Préparation des solutions matricielles Avant de lancer une analyse, l Analyse Flux Continu nécessite un certains nombre de manipulations. - Démarrage du système : Allumer la machine et le préleveur XYZ. Ouvrir le robinet d eau de refroidissement du distillateur. Ouvrir la vanne d alimentation de l azote. Démarrer en totalité le système à froid en pompant de l eau. Allumer la lampe UV. Allumer le chauffage du bain-marie de distillation. Attendre la stabilisation de la température de distillation à la valeur de consigne (125 C). Vérifier la température du bain-marie de coloration (45 C) Attendre la stabilisation de la ligne de base et régler le zéro. Lancer le logiciel et charger la méthode (en l occurrence celle des cyanures). Entrer la table de prélèvement. Déposer les tubes contenant les étalons sur le rac du préleveur. Lancer l analyse. Il est conseillé de vérifier certains réglages tel que la séquence de prélèvement et les gains. - Arrêt du système : Eteindre la lampe UV. Couper le chauffage du bain-marie de la distillation. Pomper une solution d acide chlorhydrique par la ligne du réactif de distillation (R1) pendant 10 minutes pour une température inférieure à 90 C. Puis, pomper de l eau pendant 5 minutes. Fermer le robinet du circuit d eau. Fermer la vanne d alimentation de l azote. Arrêter le système de pompage. 20

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