Capteur de pH : Sonde de qualité de l’eau

Pourquoi mesurer le pH ?

Le pH est une mesure de l’acidité ou de l’alcalinité de l’eau. Une eau dont le pH est inférieur à sept est acide ; une eau dont le pH est supérieur à sept est alcaline (basique). Le pH de l’eau est déterminé par les sels dissous qui agissent sur le pH. Par exemple, la dissolution de l’hydroxyde de sodium dans l’eau pure augmente le pH car l’ion hydroxyde est une base active sur le pH, et la dissolution du sulfure d’hydrogène dans l’eau pure diminue le pH car l’ion hydrogène est un acide actif sur le pH. En revanche, la dissolution du chlorure de sodium dans l’eau ne modifiera pas le pH, car ni le sodium ni le chlorure ne sont des ions à pH actif.

Le pH de l’eau détermine la forme des sels dissous et actifs sur le pH. Supposons, par exemple, qu’un engrais à base d’ammoniac s’écoule dans une rivière par le biais du ruissellement pluvial. Si le pH de la rivière est inférieur à neuf, la plupart des espèces d’ammoniac présentes seront sous forme d’ammoniac, NH3. Si le pH de la rivière est supérieur à neuf, la plupart des espèces d’ammoniac présentes sont sous forme d’ammonium, NH4+. Ceci est important car l’ammoniac est toxique pour le biote, alors que l’ammonium peut être un nutriment pour le biote.

Le pH détermine également la solubilité des métaux dans l’eau. Les métaux comme le fer et le chrome sont plus solubles à faible pH et donc plus disponibles pour l’absorption par les poissons et autres biotes. À un pH élevé, les métaux sont moins solubles et plus susceptibles d’être liés aux sédiments que d’être disponibles pour le biote.

Des changements dans les tendances à long terme du pH peuvent indiquer la nécessité d’une étude chimique plus détaillée de l’eau et de ses sources de contamination.

Comment le pH est-il mesuré ?

Le pH est mesuré à l’aide d’un capteur de pH et d’une électrode de référence. Le capteur de pH est une petite ampoule de verre remplie d’un électrolyte dont le pH est connu. Si le pH de l’eau de l’échantillon est différent de celui de l’électrolyte, une tension est créée dans l’ampoule de verre. Cette tension varie de manière prévisible en fonction du pH de l’eau de l’échantillon et est mesurée par l’électrode de référence. L’électrode de référence contient un électrolyte séparé de l’eau de l’échantillon non pas par une ampoule de verre, mais par un matériau microporeux, souvent du téflon, qui permet à l’électrolyte d’entrer en contact avec l’eau sans être rapidement dilué par celle-ci.

On trouve deux types d’électrodes de référence dans les instruments de mesure de la qualité de l’eau. Le premier utilise un petit volume d’électrolyte « gélifié » à haute viscosité. Les électrodes de référence à électrolyte gélifié ne nécessitent pas de remplacement périodique de l’électrolyte. Cependant, elles doivent être remplacées environ une fois par an ou plus souvent car l’utilisateur ne peut pas remplacer l’électrolyte.

Le second type d’électrode de référence utilise un grand volume d’électrolyte de faible viscosité (non gélifié). La « jonction fluide » qui en résulte établit généralement une mesure plus stable que les électrodes de référence à électrolyte gélifié, en particulier lorsque l’électrolyte gélifié vieillit. L’électrolyte à jonction fluide nécessite un nouvel électrolyte tous les deux mois environ. Cependant, le fait de remplir l’électrolyte signifie que vous n’avez pas à remplacer l’électrode de référence entière (comme c’est le cas avec les modèles à électrolyte gélifié).

L’électrode de référence utilisée pour la mesure du pH peut simultanément faciliter les mesures avec des électrodes ORP et des électrodes sélectives d’ions (ISE).

Les capteurs de pH sont généralement étalonnés à l’aide d’étalons disponibles dans le commerce, appelés tampons pH. Vous pouvez choisir un étalonnage du pH en deux ou trois points. Les étalonnages en deux points utilisent un tampon de 7 (neutre) et un second tampon dont la valeur est proche de celle des eaux que vous avez l’intention de contrôler, normalement un tampon de 4 (acide) ou un tampon de 10 (basique). Si vous effectuez des mesures dans des eaux dont le pH peut varier sensiblement au-dessus et au-dessous de sept, vous pouvez augmenter légèrement la précision de vos mesures en effectuant un étalonnage en trois points à l’aide de tampons sept, quatre et dix.