Capteur à CO2 en solution

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1 Capteur à CO2 en solution Référence PS-2147CI Boîtier adaptateur Sonde ph Sonde température Sonde CO2 Page 1 sur 9

2 Introduction Cette sonde est conçue pour mesurer la concentration de CO 2 dans les solutions aqueuses ou mesurer le ph ou la température. La température peut être mesurée simultanément avec le ph ou la concentration de CO 2. Caractéristiques Concentration : 10-2 à 10-4 M CO 2 ph : 4,8 à 5,2 pour une précision dans les mesures T : 0 à 50 C Reproductibilité : +/- 2 % Dimensions : L100mm, Ø 12mm Câble : 1mm Conservation (stockage) : solution 0,1M NaCl Choix de la mesure Choix de la mesure affichée : Pour mesurer ph, température ou CO 2, commencer par connecter la ou les sondes que vous souhaitez utiliser puis cliquer sur le bouton Configurer de la barre de tâche du logiciel DATASTUDIO Placer une croix en face des affichages désirés Fermer la fenêtre Modification la fréquence de mesure : Cliquer sur le bouton Configurer de la barre de tâche du logiciel DATASTUDIO. Choisir la fréquence de mesure adaptée (par défaut : 2Hz) Fermer la fenêtre Page 2 sur 9

3 La mesure du CO 2 Une membrane perméable au CO 2 gazeux est utilisée pour séparer la solution à analyser et la solution électrolyte à l intérieur de la sonde. Le CO 2 dissout dans la solution à analyser pénètre à travers la membrane jusqu à ce qu un équilibre soit atteint de part et d autre de la membrane. La diffusion du CO 2 à travers la membrane affecte le taux d ion H + électrolyte selon l équation suivante : dans la solution CO 2 + H 2 O H + + HCO 3 - La relation entre ion H +, ion HCO 3 - et le CO 2 est donnée par l équation suivante : [ H + ].[ HCO [ CO 2 ] 3 ] = constante La concentration d ion bicarbonate (HCO 3 - ) dans l électrolyte peut être considérée comme constante en raison du taux élevé de sodium bicarbonate Donc : [H + ] = [CO 2 ] x constante2 La tension mesurée par l électrode (mv) varie selon une fonction logarithmique avec le changement de la concentration en H + : T = Eo + S log [H + ] Où T = tension mesurée Eo = potentiel de référence (une constante) S = pente (généralement 56mV/décade) [H + ] = concentration en H + Etant donné que la concentration H + est en relation directe avec la concentration en CO 2, le potentiel électrique mesuré est également : T= E 1 + S log [CO 2 ] La chimie du CO 2 Le CO 2 existe sous forme carbonate et bicarbonate en solution basique : CO 2 + OH - H 2 O + CO 3 - Page 3 sur 9

4 CO 2 + 2OH - CO H 2 O Le ph de la solution gouverne le taux des différentes formes de CO 2. A ph 5, presque toutes les formes de (HCO 3 - et CO 3 2- ) sont transformées en CO 2 : 2H + + CO 3-2 H + + HCO 3 - H 2 O + CO 2 H 2 O + CO 2 Equipement nécessaire - Adaptateur spécifique réf : PS Sonde CO 2 réf : CI ph-mètre Solutions nécessaires 1) Eau distillée pour la préparation des solutions ci-dessous. 2) Solution étalon 10-2 M CO 2 : ajouter 1,91g de NaHCO 3 dans 1 L d eau distillée. Agiter jusqu à dissolution. Cette solution sera utilisée pour l étalonnage. 3) Solution étalon 10-3 M CO 2 : Ajouter 0,084g de NaHCO 3 dans 1L d eau distillée. Agiter jusqu à dissolution. Cette solution sera utilisée pour l étalonnage. 4) Solution tampon : Ajouter 147g de Na 3 C 6 H 5 O 7 2H 2 O (sodium citrate dihydrate) à 500ml d eau distillée. Agiter délicatement jusqu à complète dissolution. Ajuster le ph de cette solution à 4,5 avec de l HCl très concentré.ce tampon est utilisé pour ajuster le ph des solutions à analyser. 5) Solution de stockage (sodium chloride 0,1M). Ajouter 5,8g de NaCl à 1L d eau distillée. Agiter jusqu à complète dissolution. Cette solution est utilisée pour la conservation de la sonde. 6) Solution électrolyte (livrée avec la sonde). Préparation Préparation de la sonde et remplacement de l électrolyte La sonde est envoyée sèche. Avant le première utilisation, dévisser la partie (A) (voir annexe), enlever le corps interne de la sonde (G) du carter (H), remplir d électrolyte. Replacer le corps interne de la sonde dans son carter (le liquide doit déborder assurant ainsi l absence d air dans le carter). Revisser la partie (A). Vérification de la membrane Il est important pour une bonne mesure que la membrane soit en bon état. Page 4 sur 9

5 Remplacement de la membrane Dévisser le petit carter en bout de sonde (F). Remplacer ce carter par un neuf (fourni avec la sonde). Remplir à nouveau l électrode de solution de remplissage comme décrit ci-dessus Mesures Ajouter le tampon ph 4,5 à la solution à analyser (10 ml pour 100 ml de solution) Agiter avec l agitateur magnétique et un barreau aimanté. Plonger la sonde dans la solution. Lancer les mesures et laisser les valeurs se stabiliser. Commencer l expérience. Précautions avant et pendant les mesures ATTENTION : Le tampon ph 4,5 (4) doit être ajouté juste avant les mesures (10ml de tampon pour 100ml de solution). Après ajout, le ph des solutions à analyser doit se trouver entre 4,8 et 5,2. Dans cette gamme de ph, tout le carbonate H 2 CO 3 et le bicarbonate (HCO 3 - ) est converti en dioxyde de carbone (CO 2 ). Toujours rincer la sonde avec de l eau distillée et sécher entre 2 mesures. Il convient d utiliser une agitation constante et moyenne lors des mesures (agitateur magnétique + barreau magnétique) Vérifier qu il n y a pas de bulle d air sous la membrane après l introduction de la sonde dans le réacteur. Etalonnage La sonde exprime des résultats en mv, ces résultats peuvent être convertis en M. La tension (T) mesurée par la sonde est directement proportionnelle à la concentration en CO 2 dans la solution : T = E 1 + S log [CO 2 ] Où T = tension mesurée par la sonde (mv) Page 5 sur 9

6 E 1 = constante à déterminer pour réaliser l étalonnage S = pente de la sonde à vérifier et éventuellement modifier pour un étalonnage précis Donc[ CO ] 2 T E ( S = e 1 ) ln(10) Determination de la pente S La pente de la sonde correspond à l augmentation de tension lorsque la concentration en CO 2 augmente d un facteur 10. Mesurer la tension dans la solution (3) (10-3 M de CO 2 ) : Si possible, utiliser une enceinte close placée sur un agitateur magnétique et un barreau magnétique (par exemple notre enceinte cellulaire (réf : ENCYTO)) Verser 10ml de la solution (3) dans l enceinte cellulaire. Mettre en place le bouchon, plonger la sonde dans la solution après avoir replacé le bouchon, lancer l agitation magnétique (vitesse moyenne). Ajouter 2ml de tampon ph 4,5 (4) Lancer les mesures. Lorsque les valeurs se stabilisent, enregistrer la valeur T1 Faire de même avec la solution (2) T2 Déterminer la différence entre les deux mesures S = T2- T1 S Cette différence constitue la pente de la sonde lorsque la concentration en CO 2 évolue d un facteur 10. Cette valeur est logiquement proche de 56 mv à une T de 20 à 25 C. Le tampon ph 4,5 doit être ajouté avant toute mesure. Après ajout, le ph des solutions à analyser doit se trouver entre 4,8 et 5,2. Dans cette gamme de ph, tout le carbonate H 2 CO 3 et le bicarbonate (HCO 3 - ) est converti en dioxyde de carbone (CO 2 ). Détermination de la constante E 1 : E 1 = T 1 S log [CO 2 ] Lorsque la concentration de CO 2 est égale à 10-3 M, E 1 = T 1 S log [10-3 ] Où T1 est la tension mesurée ci-dessus et S est la pente mesurée ci-dessus Page 6 sur 9

7 Pour étalonner la sonde, il suffit d utiliser la fonction calcul de DATASTUDIO : Entrer la formule suivante Cliquer sur accepter Définir les variables : T = Tension mesurée par la sonde E1 = Constante déterminée ci-dessus S = Pente déterminée ci-dessus Page 7 sur 9

8 Cliquer ensuite sur propriétés pour définir les paramètres de la mesure : Cliquer sur OK Pour vous faciliter le travail, cette formule est introduite au cahier d expérience de CO 2 (ce cahier d expérience vous sera fourni avec les notices des capteurs ou par votre consultant régional). Page 8 sur 9

9 M/Litre ppm CO ,4 Stockage de la sonde Pour un stockage entre 2 manipulations (entre 1 et 15 jours), immerger le bout de la sonde dans une solution de NaCl 0,1 M (5) Pour de plus longue période, sortir le corps interne de la sonde (voir annexe) rincer à l eau distillée, sécher et réassembler la sonde sans solution de remplissage. Disfonctionnement éventuels En cas de disfonctionnement, il est fortement conseillé de : - Changer la solution électrolyte - Bien remplir le corps interne de la sonde (cause de mesures en dents de scie) - Utiliser le tampon ph 4,5 - Vérifier la membrane - Laisser s équilibrer la sonde avant de commencer les mesures. - Vérifier l absence de bulle d aire dans la sonde et sous la sonde - Vérifier l étanchéité de la sonde - Travailler dans une enceinte hermétique - L agitation est impérative - Eviter les écarts de température Pour tout renseignement complémentaire, n hésitez pas à contacter notre service technique : SORDALAB Tél : Fax : Web : Mail : sordalab@wanadoo.fr Page 9 sur 9