MESURE DE LA CONDUCTIVITE ELECTRIQUE
Objet et domaine d'application :
L'objet de ce TP est de mesurer la conductivité
électrique de tous types d'eau.
La conductivité électrique peut être
utilisée pour contrôler la qualité :
1. Des eaux de surface
2. Des eaux dans la distribution de l'eau et les stations de
traitement
3. Des eaux résiduaires
Définition :
Conductance spécifique : conductivité
électrique ; Inverse de la résistance, mesurée
dans des conditions spécifiées entre les faces opposées
d'un cube unité (de dimensions déterminées) d'une solution
aqueuse.
Pour l'examen de la qualité de l'eau. Celle-ci est souvent
appelée « conductivité électrique » et
peut être utilisée comme mesurage de la concentration des
solutés ionisables présents dans l'échantillon.
Elle est exprimée en siemens par mètre.
Constante de la cellule de mesure : Grandeur
exprimée en mètres à la puissance moins un, donnée
par l'équation
= 1 / A
1. 1 S/m = 104 S cm = 103 mS cm.
2. Coefficient de température de conductivité
électrique peut être exprimé en Kelvin à la
puissance mois un ou en pourcentage par degré celsius.
Où :
l est la langueur, en mètres, d'un conducteur
électrique donné :
A est l'aire, en mètres carrés, de la section
transversale de ce conducteur électrique.
La constante de la cellule de mesurage résulte de la
géométrie de la cellule ; elle peut être
déterminée empiriquement.
Donc on peut dire que La conductivité électrique
« O » d'une eau est la conductance inverse
de la résistance « R » d'une
colonne d'eau comprise entre deux électrodes métalliques.
C'est donc l'inverse de la résistivité
« P » et elle s'exprime par la
relation :
La conductivité électrique est fonction d'un
certain nombre, de facteur comme la température, le PH en tout
préciser la quantité d'ion en solution, la conductivité
d'une solution n'est proportionnelle à la concentration en sels que
lorsque cette dernière reste faible.
- La conductivité d'une eau s'exprime
généralement en « U S /C
N »
- La relation entre la résistivité et la
conductivité est la suivante :
Principe :
La mesure est basée sur le principe du pont de
Wheatstone, en utilisant comme appareil de zéro un galvanomètre
ou une image cathodique.
Matériel spécial :
Conductimètre, électrode.
Mode opératoire :
Mettre l'appareil en marche, étalonner le avec
une solution de KCL de concentration connue, et donc de conductivité
connue.
Plonger l'électrode dans votre échantillon et lire
la conductivité relative à votre échantillon directement
sur l'appareil en (uS/cm) ou en (mS/cm).Rincer l'électrode après
chaque mesure, les lectures se font à une température constante
de 20°C ou à 25°C.
Résultats :
Conductivité =767uS/cm = 0.767mS/
cm.
Calcule de minéralisation à partir de la
conductivité :
Calcul de minéralisation a partir de la
conductivité thermique trouvée.
La minéralisation a 20°C en mg/l
Il existe une relation entre la teneur en sels dissous d'eau et
sa conductivité :
|
Conductivité uS/cm
|
Minéralisation mg/l
|
|
Conductivité< 50 uS/cm
|
1.365079. conductivité
|
|
Conductivité [50 à 166] uS/cm
|
0.947658. conductivité
|
|
Conductivité [166-333] uS/cm
|
0.769574. conductivité
|
|
Conductivité [333-833] uS/cm
|
0.715920. conductivité
|
|
Conductivité [833-10000] uS/cm
|
0.758544. conductivité
|
|
Conductivité > 10000 uS/cm
|
0.850432. conductivité
|
La table de calcul de la minéralisation nous permet de
calculer la minéralisation à partir de la conductivité.
D'après cette table, la conductivité est comprise
entre [333-833] uS/cm, donc la minéralisation à 20 °C en
mg/l est de 0.715920.
ð La minéralisation est :
M =0.715920*C= 0.715920* 767 = 549,11064mg/l
ð M = 549,11064mg/l
L'effet de la température sur la
conductivité :
La conductivité et aussi proportionnelle à la
concentration en minéraux dissous ionisées
La concentration est extrêmement à la
température, il est donc important de compte de toutes les
conductivités ç une température de
référence, habituellement à 25 °C.
Pour une solution typique, la règle générale
serait :
C25 = Ct ((45/t) + 20).
C25 : la conductivité à 25
°C ;
Ct : la conductivité à t
°C ;
Donc la conductivité augment beaucoup lorsque la
température s'accroire, ce phénomène s'explique par le
fait que la mobilité des ions augments à cause de la diminution
de la viscosité du milieu. Ce ci provoque bien que le transport de
courant soit solidaire du transport de courant est solidaire du transport de
matière.
Le tableau suivant montre l'influence de la température
sur la conductivité équivalente pour différents
électrolytes :
|
Electrolyte
|
Concentration
|
18 °C
|
100°C
|
210°C
|
|
NaCl
|
0.02N
|
103.2
|
361
|
721
|
|
AgNO3
|
0.02N
|
97
|
284
|
443
|
|
H2SO4
|
0.02N
|
358
|
472
|
461
|
Interprétation :
La mesure de la conductivité permet
d'évaluer rapidement mais très approximativement la
minéralisation globale de l'eau et d'en suivre l'évolution.
Dans le cas d'un contrôle de distribution d'eau potable,
l'intérêt de cette méthode ne réside pas dans une
seule mesure mais dans une série de détermination ou
d'enregistrement en continu qui permettront de déceler les variations de
composition pouvant signaler des arrivées d'eau susceptibles
d'être usées, dans les eaux de surface et les rejets d'eaux
usées, des modifications importantes de la conductivité peuvent
intervenir rapidement au cours de la journée. En France, environ 90% des
eaux superficielles ont une conductivité inférieure à
1000uS.cm-1 .En ce qui concerne les eaux destinées à
la consommation humaine .une enquête du Ministère de la
santé réalisée en France en 1981 a montrer qu'environ 2%
de la population reçoit une eau dont la conductivité
électrique est supérieure à 1000uS.cm-1 et que
près de 90% de la population reçoit une eau dont la
conductivité électrique est comprise entre 200 et
1000uS.cm-1.
Quelques indicateurs sur la relation existante entre
la minéralisation et la
conductivité :
Conductivité < 100uS.cm-1 :
minéralisation très faible ;
100uS.cm-1 < conductivité <
200uS.cm-1 : minéralisation
faible ;
200uS.cm-1 < conductivité <
333uS.cm-1 : minéralisation moyenne ;
333uS.cm-1 < conductivité <
666uS.cm-1 : minéralisation moyenne accentuée
;
666 uS.cm-1 < conductivité < 1000
uS.cm-1 : minéralisation importante ;
Conductivité <1000 uS.cm-1
: minéralisation élevée ;
Conclusion
La directive des communautés européennes relative
à la quantité des eaux destinées à la consommation
humaine indique pour la conductivité un niveau guide de 400
uS.cm-1 à la température de 20°C.
50 à 400 uS/cm
Qualité excellente
400 à 750uS/cm
Bonne qualité
750 à 1500uS/cm
Qualité médiocre mais eau
utilisable
> 1500 uS/cm
Minéralisation excessive
D'après ce tableau et les résultats obtenus, on
établit que notre échantillon (eau à analyser) est de
qualité médiocre mais c'est une eau utilisable qui possède
une conductivité qui varie de 833 à 10000uS/cm-1, donc
pour considérer cette eau comme une eau de consommation pour l'homme
elle doit avoir une conductivité inférieur à 400
uS.cm-1 ou on à une qualité excellente.
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