Qu'est-ce que le pH ?
pH : présentation pH, which is the measurement of hydrogen ion concentration, describes the degree of acidity or alkalinity of a solution. pH measurement as well as pH control is a critical factor in a wide range of industrial applications – including pharmaceutical manufacturing, food and beverage production, dairy and agriculture, water treatment applications, and countless others – and pH control is often vital in ensuring the quality of a product.
pH: An Introduction
Le terme « pH », dérivé du symbole mathématique du logarithme négatif (p) et du symbole chimique de l'hydrogène (H), signifie « potentiel hydrogène » et correspond, comme mentionné précédemment, à la mesure de la concentration en ions hydrogène dans une solution liquide. Le pH est une valeur déterminée sur la base d'une échelle définie, similaire à la température.
L'échelle de pH est logarithmique, car elle indique de manière inverse la concentration en ions hydrogène dans les solutions, et sa valeur varie de 0 à 14. Une solution contenant 10-8 moles d'ions H+ par litre a un pH de 8 ; une solution contenant 10-2 moles d'ions H+ par litre a un pH de 2, et ainsi de suite. Les solutions dont la valeur du pH est faible (0-6) sont classées comme acides, tandis que celles dont la valeur du pH est élevée (8-14) sont classées comme alcalines. La valeur médiane (7) correspond à l'eau pure, qui est neutre, ni acide ni alcaline.
Pourquoi le pH est-il important dans les applications industrielles ?
Les niveaux de pH sont une variable importante dans un large éventail d'applications industrielles. La qualité dépendant souvent de niveaux de pH constants et optimaux, il s'agit d'une variable qui nécessite de surveiller et de contrôler efficacement les niveaux de pH. Si les niveaux de pH ne sont pas surveillés et contrôlés efficacement, les produits alimentaires peuvent devenir impropres à la consommation, les boissons peuvent devenir imbuvables, les sols peuvent devenir inutilisables et les eaux usées peuvent avoir un effet indésirable sur l'environnement. Une mesure précise et constante du pH est donc souvent essentielle à la réussite de la fabrication de produits industriels.
Mesure du pH
Étant donné que la connaissance du pH est essentielle dans une multitude de situations industrielles, il est important de comprendre les différentes options de mesure qui existent. Il existe plusieurs façons de mesurer le pH, qui diffèrent à bien des égards, notamment en termes de précision.
Une option pour mesurer le pH consiste à utiliser une bandelette de tournesol. Une bandelette de tournesol est un morceau de papier qui a été traité avec certaines poudres chimiques qui, lors de leur contact direct avec une solution, changent de couleur en fonction du niveau de pH de cette solution. Cependant, la méthode colorimétrique n'est pas aussi précise que l'exigent la mesure et le contrôle du pH dans les applications industrielles.
Lorsqu'il est nécessaire de réaliser des mesures plus précises et de surveiller et de contrôler continuellement le processus, comme c'est le cas dans de nombreuses applications industrielles, une approche plus sophistiquée est requise. Pour obtenir des mesures de pH très précises et bénéficier de capacités de surveillance et de contrôle supérieures, les gestionnaires et opérateurs de processus industriels utilisent des capteurs de pH, communément appelés électrodes de pH.
Électrodes de pH
Les électrodes de pH sont conçues pour permettre aux ions hydrogène présents dans la solution de passer à travers une barrière sélective, généralement constituée d'un verre spécial, générant une différence de tension mesurable entre l'électrode de mesure du pH et l'électrode de référence, qui est proportionnelle au niveau de pH de la solution.
À un niveau de pH de 7 (neutre), par exemple, les électrodes produiront une tension de 0 volt entre elles. À un niveau de pH bas (acide), une tension d'une polarité sera développée, et à un niveau de pH élevé (alcalin), une tension de polarité opposée sera développée.
L'électrode de pH est connectée à un pH-mètre, qui est un amplificateur à haute impédance qui mesure avec précision les tensions de l'électrode et affiche les résultats directement en unités de pH sur un écran numérique.
Contrôle du pH
Bien que la mesure et la surveillance des niveaux de pH soient un aspect essentiel de nombreux processus industriels, ces efforts sont peu utiles si les niveaux ne peuvent pas être contrôlés. À partir des données collectées par les électrodes de pH et les pH-mètres, il est possible de mettre en place un système de contrôle du pH automatisé et efficace.
Un système de contrôle du pH mesure le pH du milieu et contrôle l'ajout automatisé d'un agent neutralisant, appelé « réactif », par un contrôleur de pH. L'ajout du « réactif » approprié, ainsi que de la quantité appropriée, à un milieu trop acide ou trop alcalin permettra de ramener le pH dans une fourchette souhaitable. Par exemple, lors de la détection d'un niveau alcalin élevé dans le milieu du processus, un réactif acide peut ramener le pH à la valeur correcte. À l'inverse, si un faible niveau alcalin est détecté, un réactif alcalin peut être ajouté pour augmenter le pH.
Les systèmes de contrôle du pH dépendent de nombreuses variables, telles que le débit, la force de l'acide ou de la base, la méthode d'ajout du réactif, ainsi que les exigences et les contraintes physiques. Ainsi, les systèmes industriels de contrôle du pH sont très variés et soumis à des particularités propres à chaque système de traitement.
Résumé
Dans le domaine du traitement industriel, la mesure et le contrôle du pH sont essentiels pour garantir à la fois la qualité des produits et le bon déroulement des réactions chimiques spécifiques au sein du système de traitement. Bien que les applications des mesures de pH varient considérablement, une mesure et un contrôle optimaux et efficaces du pH ne peuvent être obtenus qu'à travers le choix d'équipements appropriés et une conception et une exécution adéquates du système. Les opérateurs et les gestionnaires de systèmes de traitement industriels qui s'appuient sur une mesure et un contrôle précis du pH se tournent souvent vers Omega Engineering, non seulement pour ses équipements de haute qualité à la pointe de la technologie, mais aussi pour les conseils d'experts disponibles 24 heures sur 24 auprès des ingénieurs d'Omega.
