Mesure du chlore libre dans les industries de transformation
Par Steve Rupert
Le chlore est couramment utilisé dans de nombreuses industries comme agent de blanchiment et d’oxydation. Il s’agit notamment des industries du traitement chimique, pharmaceutique, du textile et du papier à pâte &. Il est utilisé comme désinfectant ou désinfectant dans l’industrie de la transformation des boissons alimentaires &, ainsi que par les usines d’eau municipales pour contrôler les odeurs et améliorer le goût de l’eau potable et éliminer les agents pathogènes dans les usines de traitement des eaux usées.
Les tours de refroidissement des raffineries pétrochimiques, des centrales électriques et des systèmes de CVC de la plupart des grands bâtiments utilisent du chlore pour contrôler la croissance des micro-organismes, des algues et des biofilms dans l’eau de refroidissement. Ces micro-organismes et biofilms réduisent l’efficacité de la tour de refroidissement et peuvent faciliter la propagation de maladies comme la maladie du légionnaire.
Qu’est-ce que le chlore libre?
Le chlore gazeux et/ou l’hypochlorite de sodium (eau de Javel) sont les sources courantes de chlore dans l’eau. Les deux types forment les mêmes composés lorsqu’ils sont introduits dans l’eau: acide hypochloreux, HOCl et hypochlorite, OCl-. Le pourcentage de chaque composant en solution est dicté par le pH de la solution. À environ un niveau de pH de 7,5, le rapport est de 1: 1. Si le pH tombe à 6,5, la forme acide est favorisée avec 90% d’HOCL et 10% d’OCl-. À un pH de 8,5, la forme alcaline prédomine sous forme de 90% d’OCl et de 10% d’HOCl. L’acide hypochloreux a environ 10 fois le pouvoir oxydant de l’hypochlorite. Ces deux types de chlore sont appelés chlore libre.
D’autres composés chlorés peuvent également être présents dans l’eau traitée, le chlore et la chloramine liés organiquement étant les plus courants. Ces composés sont appelés chlore combiné.
Pourquoi est-il mesuré?
Le chlore est principalement utilisé comme désinfectant ou désinfectant; et, pour de meilleurs résultats, les niveaux doivent être surveillés en ligne, généralement avec un capteur de chlore. Le chlore est consommé au fur et à mesure qu’il désinfecte, ce qui est appelé demande de chlore. Pour maintenir la désinfection, un résidu est nécessaire. En tant que tel, la dose moins la demande est égale à la dose résiduelle.
Les papeteries utilisent du chlore pour le blanchiment et la désinfection dans le traitement de la pâte à papier et le traitement des eaux usées
Le chlore résiduel libre doit être mesuré et contrôlé, car il s’agit d’un aspect important du maintien des coûts d’entretien. La clé d’une utilisation réussie du chlore est de maintenir la bonne concentration. Une concentration de chlore trop élevée injecte des coûts inutiles dans un processus. Des niveaux trop faibles de chlore signifient que vous n’atteignez pas l’objectif de désinfection ou autre et que votre processus est inefficace.
La rétroaction en temps réel est essentielle pour déterminer dans quelle mesure votre processus maintient les niveaux optimaux de chloration que vous avez établis. Le contrôle de la concentration de chlore libre à des niveaux optimaux signifie un dosage efficace sans pics ni creux résultant d’un test manuel. Les avantages supplémentaires de la surveillance du chlore en ligne incluent:
- Utilisation réduite de chlore; c’est un produit chimique coûteux à obtenir étant donné la quantité importante d’énergie nécessaire pour produire du chlore
- Réduction des besoins d’entretien en veillant à ce que votre procédé respecte les meilleures pratiques
- Bonne gestion de l’environnement
Comment est-il mesuré?
Les ingénieurs de procédés industriels ont besoin de systèmes d’analyse de chlore libres qui mesurent avec précision et sont rentables à installer et à entretenir. Les deux principaux types d’instruments de mesure du chlore libre sont les tests colorimétriques et les analyseurs ampérométriques.
Il existe deux types de tests colorimétriques. La méthode de test manuel est similaire à un test en piscine. Le test colorimétrique automatisé nécessite un système d’échantillonnage et des réactifs. Les tests colorimétriques sont approuvés par l’EPA à des fins de reporting, mais ce ne sont pas des mesures en temps réel qui conviennent le mieux pour un contrôle précis du processus.
Les analyseurs ampérométriques, tels que ceux fabriqués par ECD et d’autres, sont dotés d’un capteur de chlore robuste qui est automatiquement compensé pour le pH. Il existe plusieurs fabricants d’analyseurs ampérométriques avec de nombreux autres modèles.
Par exemple, l’analyseur FCA-22 du modèle ECD fournit une mesure continue en ligne du chlore libre dans un ensemble de systèmes. Il surveille le chlore libre de 0,05 à 20,0 ppm Cl2, à 5-9 pH et à des températures de 0-50 ° C (32-122 ° F). La construction de la membrane PFTE or / argent polarographique du capteur prolonge la durée de vie pour réduire les coûts de maintenance. Une conception de contrôleur multi-bus permet une personnalisation facile des sorties et des fonctions de contrôle. Il dispose de deux relais SPDT et d’une sortie de 4 à 20 mA pour le signal de chlore libre.
Quels sont les défis de mesure?
Lignes de transformation / pasteurisation des aliments – Le chlore est couramment utilisé comme agent désinfectant pour le rinçage des fruits et légumes avant la transformation. Il est également utilisé dans l’eau de rinçage des usines de transformation de la volaille et de la viande. Le maintien du chlore résiduel approprié dans les réservoirs de recirculation optimise le pouvoir désinfectant de l’eau de rinçage et minimise les risques de contamination, ce qui permet de conserver l’eau.
Les aliments en conserve et en bouteille sont généralement pasteurisés en passant dans un bain ou un rinçage à l’eau chaude à la fin du processus d’emballage. L’eau recirculée accumule rapidement les produits du processus de mise en conserve ou d’embouteillage, de sorte qu’un résidu de chlore est maintenu pour assainir ce bouillon riche en nutriments.
Système d’analyse de chlore libre modèle FCA-22
Eau potable municipale – L’eau potable provient de nombreuses sources, lacs, rivières et puits d’eau souterraine. Cette eau est dosée au chlore lors d’une désinfection primaire; elle est ensuite filtrée pour améliorer sa clarté, puis chlorée à nouveau lors de l’étape de désinfection secondaire. Un résidu de chlore est maintenu dans chacune de ces étapes de chloration. La désinfection secondaire assure la désinfection de l’eau et fournit un résidu de chlore destiné à maintenir l’eau aseptisée dans tout le réseau de distribution.
Tours de refroidissement – Dans le raffinage des produits pétroliers et gaziers et des produits chimiques de spécialité, le brut brut est généralement chauffé à des températures élevées dans le processus de séparation. Dans les centrales électriques, la vapeur est générée pour entraîner les générateurs et, dans les deux cas, les grands échangeurs de chaleur sont refroidis à l’eau via des tours de refroidissement. Divers produits chimiques, y compris le chlore libre, sont introduits dans l’eau pour empêcher la croissance d’algues et de biofilms qui constituent un problème d’entretien continu.
Conclusion
La mesure précise du chlore libre est essentielle au maintien de notre niveau de vie élevé. Il contribue à l’assainissement des aliments et de l’eau potable et à la désinfection des eaux usées ainsi qu’à de nombreux autres processus industriels. Lors du choix d’une méthode de mesure et d’un instrument, il est important de prendre en compte non seulement la précision de mesure de l’instrument, mais également la facilité d’installation et d’utilisation, la maintenance requise, la durée de vie de l’instrument et le coût total de possession.
À propos de l’auteur : Steve Rupert est chef de produit principal chez Electro-Chemical Devices (ECD) Inc., un spécialiste de l’instrumentation de processus industriels – capteurs, contrôleurs, émetteurs, analyseurs et électrodes – basé à Yorba Linda, en Californie. Contact : 800-729-1333 ou www.ecdi.com