Bandelettes-tests
Les papiers-tests et papiers-réactifs tels que le papier à l’acétate de plomb pour la détection des sulfures, le papier à l’amidon et au iodure de potassium pour celle des agents oxydants ou le papier au curcuma pour la détermination de l’acide borique ou des borates, sont connus depuis déjà longtemps, de même que les papiers indicateurs et bandelettes indicatrices ne déteignant pas pour la détermination du pH des eaux.
Les bandelettes-tests semi-quantitatives constituent un développement de conception plus récente et se différencient des papiers réactifs purement qualitatifs en ce qu’elles permettent d’apprécier l’ordre de grandeur de la concentration des substances en présence. Elles se présentent sous forme de bandelettes en matière plastique à l’extrémité desquelles est fixé un carré de cellulose imprégné de réactifs, de tampons et autres additifs. Au cours de leur utilisation, la zone réactionnelle est plongée une à deux secondes dans l’échantillon d’eau à analyser, puis comparée à une échelle de couleurs graduée (figure 1).
Les réactions chimiques qui se déroulent sont très sélectives. Grâce aux réactifs-tampons et de masquage présents dans la zone imprégnée, toute perturbation éventuelle est ainsi éliminée. Les résultats d’analyse obtenus avec les bandelettes coïncident de manière intéressante avec ceux des analyses purement quantitatives des laboratoires. Elles permettent une analyse semi-quantitative et peuvent être utilisées comme test préliminaire rapide pour analyser des concentrations supérieures à 1 mg/l (ppm).
[Photo : Bandelettes-tests.]
Analyses titrimétriques
Les méthodes rapides d’analyse titrimétrique conviennent particulièrement, par exemple pour la détermination de l’acidité, de l’alcalinité, de la dureté totale ou carbonatée, de la teneur en oxygène ou de la concentration en ions calcium ou chlorure.
Les ensembles de titrage comprennent les solutions de réactifs prêtes à l’emploi, les récipients de titrage gradués en matière plastique, ainsi qu’une pipette compte-gouttes de précision dont la graduation indique directement la concentration ou la valeur de mesure. C’est ainsi que lors de la détermination de la dureté, par exemple, un trait sur cette pipette correspond à une valeur de 0,2°d (degré de dureté allemand) (figure 2).
[Photo : Pipette de titrage.]
Tests avec carte des couleurs
Dans l'utilisation de ces tests, il est fait appel à la colorimétrie visuelle selon le principe de la mesure du facteur de luminance : après addition des réactifs, la couleur d’une solution à analyser est comparée avec une échelle colorée sur carte en papier, selon le procédé de lumière incidente, les couleurs correspondant respectivement à un domaine de concentration.
Comparateur à échelle colorimétrique mobile
Grâce au comparateur à échelle colorimétrique mobile et à une hauteur élevée de remplissage des tubes allant jusqu’à 80 mm, un développement plus poussé est obtenu, s’accompagnant d’un accroissement de la sensibilité.
Le tube contenant l’échantillon à analyser et les réactifs est disposé au-dessus d'une surface blanche. Sous l’échantillon à blanc (échantillon d’eau sans addition de réactif) se trouve l’échelle de couleurs ; celle-ci est déplacée jusqu’à ce que la couleur des deux solutions paraisse identique à l'observateur. Des séries de surfaces colorées permettent un échelonnement progressif des domaines de concentration (figure 3).
[Photo : Fig. 3 : Comparateur à échelle colorimétrique mobile.]
Le comparateur à échelle colorimétrique mobile est particulièrement adapté à l'analyse des traces. Des concentrations de divers paramètres peuvent ainsi être déterminées jusqu’à 1 ppb (0,001 mg/l).
Récipient de mesure (comparateur de couleurs)
Les récipients de titrage comportent trois compartiments rectangulaires : l’un constitue le récipient à essai pour les réactions colorées, les deux autres recevant les standards de comparaison des couleurs. Ces derniers sont constitués d’éléments en matière plastique dont les couleurs respectives sont ajustées sur les différentes concentrations (figure 4).
[Photo : Fig. 4 : Récipient de titrage comparateur de couleurs.]
Comparateur à disque tournant
Il est fréquemment nécessaire de disposer de tests colorimétriques rapides, de sensibilité moyenne, avec lesquels il est également possible d’analyser des eaux ou des solutions colorées ou troubles. Le comparateur à disque tournant, utilisé en lumière transmise, se prête particulièrement bien à cet usage (figure 5). Le disque comprend 10 graduations représentées par des zones colorées en matière plastique. Deux cuves sont placées dans le comparateur, la deuxième (cuve de référence) étant utilisée pour compenser la couleur propre d’un échantillon d’eau.
[Photo : Fig. 5 : Comparateur à disque tournant.]
Les avantages de ce système sont de trois sortes :
- — construction robuste et compacte,
- — possibilité de mesurer des échantillons troubles (les photomètres ne différenciant pas une coloration d’un aspect trouble),
- — possibilité de mesurer des échantillons ayant leur propre coloration, en utilisant une cuve de comparaison.
Mini-laboratoires compacts
Des laboratoires compacts existent pour divers domaines d’application : il s’agit de mini-laboratoires entièrement équipés, travaillant sur une base colorimétrique visuelle et comprenant tous les réactifs et accessoires nécessaires pour réaliser les analyses concernant, dans le domaine des eaux :
- — la détermination de l’oxygène et de la DBO,
- — l’aquariophilie et la pisciculture,
- — la détermination de l’ammonium, des nitrites et du pH,
- — l’industrie du bâtiment (pour analyser les eaux attaquant le béton),
- — l’agriculture, pour le dosage optimal des engrais azotés ; ce test permet notamment la protection des nappes phréatiques contre l’infiltration des nitrates.
Analyses photométriques rapides
Les méthodes colorimétriques visuelles rapides se distinguent par leur manipulation simple et leur coût avantageux, tout en offrant une sensibilité de détection souvent suffisante ; ce faisant, certains désavantages ne peuvent être négligés : ils résident principalement dans le manque d’objectivité dû à des rapports de luminosité variables et à des défauts de vision, ainsi que dans la limitation imposée par les nuances de couleurs, qui ne permettent qu’une approximation des concentrations respectives. C’est pourquoi la pratique photométrique, exercée depuis déjà un certain temps au laboratoire, a été simplifiée pour pouvoir être employée également dans des analyses rapides ; utilisées en combinaison avec des séries de réactifs optimisées dans ce but, selon une méthode définie, de telles séries de tests comportent tous les réactifs nécessaires sous la forme prête à l’emploi pour chaque paramètre des analyses photométriques.
La grande stabilité de ces réactifs, concentrés liquides ou en poudre, réduit au minimum le temps nécessaire aux analyses traditionnelles. Les déterminations photométriques peuvent ainsi être réalisées à l’aide des photomètres appropriés, sur le site même de prélèvement, indépendamment d’un laboratoire équipé, et sans connaissances particulières. Pour les paramètres importants, on utilise des fiches techniques spécifiques.
Grâce au précalibrage du système photomètre-réactifs, il n’est plus nécessaire de préparer des solutions étalons, ce qui simplifie encore le déroulement des analyses. Un tel système offre, d’une manière générale, une rapidité non encore atteinte jusqu’alors pour la détermination de divers paramètres chimiques : en ajustant simplement le coefficient propre à l’analyse, l’affichage digital donne directement la concentration de l’élément mesuré.
Avec un microprocesseur incorporé, il est possible d’aller encore plus loin dans la simplification des manipulations traditionnelles. Seize analyses différentes sont mémorisées dans l’appareil, reprenant les différents paramètres de chaque méthode tels que la longueur d’onde, les étalonnages, etc. Conçu pour garder en mémoire des courbes d’étalonnage non linéaires ou même décroissantes, il permet d’analyser tout paramètre chimique, même en très faible concentration.
Une sortie relie le photomètre à une imprimante ou à un micro-ordinateur.
[Photo : Un photomètre.]
Conclusion
La possibilité d’obtenir une information directe avec les tests prêts à l'emploi, ainsi que celle de prendre des décisions sur le terrain même, ouvre, dans le domaine de l’analyse des milieux pollués, de toutes nouvelles perspectives quant à la lutte contre la dégradation de l’environnement. En règle générale, ces tests ne permettront pas de mettre à jour des cas spectaculaires de pollution de l’environnement mais, grâce à eux, ceux-ci doivent dès le début être évités par une orientation mieux définie, une action précise, le contrôle des procédés et leur optimisation, ainsi que par la surveillance quasi continue des opérations. Là où, auparavant, l’on se fiait essentiellement à l’instinct de l’opérateur pour doser, vider des réservoirs, tourner des robinets, apparaît maintenant une action planifiée, une orientation ciblée. Cet aspect se manifestera à de nombreux niveaux de la technique de production, du traitement des eaux et du recyclage des déchets, dans le traitement des eaux potables et industrielles, mais également dans l’industrie agro-alimentaire.
Avec les tests rapides prêts à l’emploi, l’information est obtenue plus vite, sur le terrain même. Dans le domaine de l’analyse de l’environnement, cela signifie : une orientation très ciblée du processus et son optimisation, un contrôle des opérations, l’analyse des eaux usées et le contrôle de la qualité des effluents.
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