Si vous surveillez les matières organiques dans l’eau ou évaluez des instruments de carbone organique total (COT), les différents modes de surveillance sont décrits par plusieurs acronymes. Peut-être avez-vous déjà de l’expérience avec les analyseurs de COT, vous savez donc quel mode vous allez utiliser, ou encore, vous savez de quel mode vous avez besoin pour les rapports de conformité (dans ce cas, votre décision est prise assez facilement). Si vous n’appartenez à aucune de ces catégories, il peut être difficile de comprendre les différences entre les modes et celui que vous devez utiliser pour votre processus.
Ce document décrit les différences en termes simples. Vous trouverez ci-dessous une liste des différents modes que l’on peut trouver dans les analyseurs de COT, ainsi que leurs descripteurs et utilisations. Bien qu’un analyseur de COT puisse avoir plusieurs modes pour prendre en charge différentes applications, la plupart des instruments ne présenteront pas tous les modes.
CT : Carbone total
Le mode CT mesure toutes les espèces de carbone d’un échantillon, qu’elles soient organiques ou inorganiques. Ce mode n’implique pas d’acidification ou de purge de l’échantillon (plus d’informations à ce sujet dans la section Carbone inorganique ci-dessous). Il mesure donc l’échantillon brut tel quel.
Le mode CT est idéal pour ceux qui :
Il n’est pas nécessaire de faire la différence entre le carbone organique et le carbone inorganique- Ne pas prétraiter les échantillons
- Seules les informations sur les tendances sont nécessaires
Les meilleures applications pour le mode CT sont :
- Retour des condensats
CI : Carbone inorganique
Le mode CI cible des composés plus spécifiques tels que le bicarbonate, le carbonate et le CO2 dissous. Les composés carbonés inorganiques peuvent être purgés soit en les gazant, soit en diminuant le pH pour déplacer l’équilibre vers le CO2. Sans purge ni acidification de l’échantillon, les composés inorganiques resteront en solution et seront comptés comme faisant partie du CT. Il s’agit d’une relation équilibrée que nous comprendrons mieux lorsque nous examinerons le COT.
Le mode CI est idéal pour ceux qui :
- Ont besoin de détecter les composés inorganiques pour la surveillance des processus afin de protéger les équipements et les canalisations
- Ont besoin de surveiller la capacité tampon de l’eau
- Doivent avoir des échantillons au pH constant
- Ont besoin d’éviter l’entartrage de la chaudière (à cause des dépôts de carbonates)
- Ont besoin de surveiller le dégazage des membranes
Les meilleures applications pour le mode CI sont :
- L'épuration des eaux usées
- L'eau d'alimentation de chaudière
- Eau potable
COT : Carbone organique total
Le mode COT consiste à extraire le carbone inorganique du carbone total d’un échantillon pour déterminer la teneur organique totale (CT-CI = COT). Par rapport à d’autres modes, le COT est plus précis pour les niveaux ppb et sub ppb.
Le mode COT est idéal pour ceux qui :
- Ont besoin de surveiller et de contrôler les processus, tels que l’évacuation, le nettoyage ou la récupération
- Doivent répondre aux exigences de conformité
- Ont besoin d’une sensibilité et d’une précision de bas niveau
- Ont des valeurs de CI faibles par rapport au COT
- Doivent présenter des échantillons avec une teneur plus élevée en composés organiques volatils (COV)
- Doivent avoir des échantillons dans lesquels la matrice d’échantillon peut créer de la mousse lorsqu’elle est agitée
Les meilleures applications pour le mode COT sont :
- La validation de l’eau ultrapure pharmaceutique et du nettoyage
- L'eau d'alimentation de chaudière
- La fabrication de semi-conducteurs (eau ultrapure)
- Eau potable
- Les eaux de process industriel (aliments et boissons, pétrole et gaz, produits chimiques, etc.)
NPOC : Carbone organique non purgeable
Le mode NPOC est le mode le plus couramment utilisé et le plus reconnaissable pour la surveillance des matières organiques lors de la surveillance des processus industriels. En mode NPOC, un échantillon est acidifié pour convertir les composés carbonés inorganiques en CO2. Ensuite, l’échantillon est purgé avec de l’air libre de CO2 pour éliminer les composés inorganiques ou purgeables.Le carbone organique (le carbone organique non purgeable) restant dans l’échantillon est ensuite analysé. Le COT et le NPOC sont presque équivalents si le carbone organique purgeable (POC) est minimal. Le NPOC est plus précis pour les plages dans les niveaux de ppm.
Le mode NPOC est idéal pour ceux qui :
- Ont besoin de surveiller et de contrôler les processus
- Doivent avoir des échantillons dont la matrice d’échantillonnage a une teneur en POC plus faible
Les meilleures applications pour le mode NPOC sont :
- Effluents d’eaux usées (industrielles ou municipales)
POC/COV : Composés organiques purgeables ou composés organiques volatils
Le POC/COV est un mode utilisé pour mesurer les matières organiques volatiles ou semi-volatiles. Il existe deux façons de mesurer les COV : le COV par soustraction et les mesures directes faites par détection par photo-ionisation (PID). Le COV par soustraction est calculé à l’aide de l’équation COV = COT - NPOC. Le PID repose sur la mesure des ions carbone chargés positivement intermédiaires qui sont séparés de l’échantillon par purge. Ces ions sont collectés sur une électrode et le courant électrique produit est mesuré. Ce mode peut être utilisé pour obtenir des valeurs de COT en faisant la somme des résultats NPOC et POC.
Le mode POC/VOC est idéal pour ceux qui :
- Ont besoin de surveiller les COV pour les exigences de contrôle et de sécurité
- Il n’est pas nécessaire de spécifier les différents COV qui pourraient se trouver dans leur échantillon (valeur en vrac)
Les meilleures applications de ce mode POC/VOC sont les suivantes :
- Pour les eaux usées pétrochimiques
- Pour les tours de refroidissement et purges
DBO/DCO : Demande biologique en oxygène / Demande chimique en oxygène
Le DBO et le DCO sont deux paramètres fondamentaux utilisés depuis des décennies pour déterminer la teneur organique. Le DBO détermine la quantité d’oxygène nécessaire à la dégradation des microorganismes, tandis que le DCO détermine la quantité d’oxygène nécessaire à l’oxydation chimique des contaminants présents. Ces méthodes fournissent une indication indirecte de la contamination organique en mesurant la quantité d’oxygène consommée – ce qui prend des jours pour le DBO et des heures pour le DCO. En plus des longs temps d’analyse, les deux méthodes présentent des composés qui peuvent provoquer des interférences. Le chlore et les sels provoquent des interférences avec le DBO, tandis que les sulfures, les chlorures, les nitrites et le fer ferreux peuvent interférer avec le DCO. Certains composés résistent à l’oxydation chimique du DCO, comme le benzène. À l’origine, les valeurs de DBO et de DCO étaient obtenues par le biais d’une paillasse en laboratoire, mais en raison des inconvénients mentionnés précédemment, il existe maintenant plusieurs analyseurs qui les offrent par corrélation spécifique au site. Les analyseurs de COT mesurent et quantifient directement le carbone présent dans un échantillon, et peuvent fournir des données en temps réel qui sont converties en concentrations de DBO et de DCO.
Les modes DBO/DCO conviennent mieux à ceux qui :
- Ont des exigences réglementaires pour déclarer les concentrations de DBO/DCO
- Veulent pouvoir comparer les données de l’analyseur aux résultats de laboratoire
- Souhaitent avoir des échantillons qui ne contiennent pas de composés qui interfèrent avec les mesures de DBO/DCO
Les meilleures applications pour les modes DBO/DCO sont les suivantes :
- Effluents d’eaux usées (industrielles ou municipales)
Conclusion
Le choix du mode à utiliser pour votre analyseur de COT ne dépend pas seulement du mode par défaut ou du mode le plus fréquemment utilisé. Le mode qui répond le mieux à vos besoins en matière de surveillance des matières organiques dépend de votre matrice d’échantillonnage, de votre application et de l’utilisation que vous comptez faire des données. Choisir le bon mode dès le départ rendra le processus de mise en œuvre transparent et les données produites par la suite seront fiables.
Auteur : Sara Speak
Sara Speak est spécialiste de l’application des produits chez Veolia Water Technologies & Solutions, où elle fournit une assistance et une expertise en matière d’applications aux clients de Sievers Analytical Instruments dans des secteurs tels que la chimie, la pétrochimie, l’agroalimentaire et les eaux usées municipales.
Sara travaille avec les clients pour fournir des formations, soutenir les installations de produits, optimiser l’utilisation des équipements et démontrer la faisabilité de différentes applications de test. Avant d’occuper son poste actuel, elle était technicienne de service en usine, responsable de la réparation et du dépannage des instruments Sievers. Auparavant, Sara a travaillé dans l’industrie des aliments et des boissons en tant que technicienne de laboratoire en assurance de la qualité chez MillerCoors et Leprino Foods. Elle est titulaire d’un baccalauréat ès sciences (B.S.) en chimie et d’un baccalauréat en musique (B.M.) en interprétation du violon de la Metropolitan State University de Denver.
- Références :
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- Bonnie Panczak, Hannah Alt, Stefanie Van Wychen, Alicia Sowell, Kaitlin Lesco et Lieve M.L. Laurens. Détermination du carbone total, organique et inorganique dans les cultures biologiques et les échantillons de traitement de fraction liquide. Procédure d’analyse en laboratoire (LAP), 31 décembre 2020. Laboratoire national des énergies renouvelables. ://www.nrel.gov/docs/fy21osti/78622.pdf Consulté le 24/07/2023.
- Pressac. Que sont les composés volatils et pourquoi devriez-vous les surveiller ?. 18/11/2021.https://www.pressac.com/insights/what-are-volatile-organic-compounds-vocs-and-why-should-you-be-monitoring-them/ Consulté le 24/07/2023.
- Ji Won Park, Sang Yeob Kim, Jin Hyung Noh, Young Ho Bae, Jae Woo Lee, Sung Kyu Maeng. Passage de la demande chimique en oxygène au carbone organique total pour des réglementations strictes en matière d’eaux usées industrielles : utilisation des caractéristiques de la matière organique. Revue de gestion de l’environnement, volume 305, 2022, 114412, ISSN 0301-4797.
- https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301479721024749 Consulté le 24/07/2023.
- Le blog sur les eaux usées. DBO, DCO et COT. 10/05/2020. https://www.thewastewaterblog.com/single-post/2019/01/13/bod-cod-and-toc Consulté le 31/07/2023.