Brevet FR2243426A1 — publié le 19750404

La présente invention se rapporte à un procédé d'enregistrement de spectres infrarouges, ou de dosage photométrique de substances dissoutes dans de liteau, au moyen de leur spectre d'absorption infrarouge. Ainsi par exemple, des substances organiques se dégradent dans leau avec consommation d'oxygène, de sorte que lton peut déduire, de la quantité des substances organiques se trouvant dans l'eau, la demande biologique d'oxygène future. Il est donc important de connaltre par exemple la quantité des substances organiques contenues dans lteau, pour pouvoir prendre a temps des contremesures, lorsque la teneur en oxygene de l'eau est trop faible. Pour doser ces substances, on a fait connaître plusieurs procédés. L'un d'entre eux est le procédé dit d'oxydation à chaud. Selon ce procédé, @on amena l'eau avec les substances organiques à une température très élevée (combustion), de sorte que les substances organiques sont oxydées par l'oxygène présent. On mesure alors la diminution d'oxygène. Selon un autre procédé, on prélève un échantillon d'eau et on l'additionne d'un solvant avec lequel on extrait alors les substances organiques. Ensuite, on prend un spectre infrarouge et l'on effectue les calculs. Tous ces procédés sont des procédés en discontinu, que lton peut certes maîtriser et mettre en oeuvre au laboratoire, mais qui ne conviennent pas comme base d'un appareilcde mesure industriel fonctionnant en continu. La difficulté de la détection de substances organiques en présence d'eau par un procédé de spectroscopie infrarouge, consiste principalement en ce que l'eau présente elle-meme une très forte absorption du rayonnement infrarouge, qui masque dans une très large mesure l'absorption infrarouge des substances organiques. Les bandes d'absorption intervenant dans l'exemple indiqué, c'està-dire les bandes de valence CH et CH, sont dans l'intervalle d'environ 3,2 à 3,6 microns et elles ont une longueur d'environ 2.E00 à 3.100 On connaît par ILa publication allemande n 2.164.670 un procédé en continu remplissant cette fonction.Selon ce procédé, on mesure photométriquement l'absorption d'un échantillon dans une gamme dans laquelle seules les valences OH sont absorbées, et l'on me- sure n même temps photométriquemant l'absorption de l'échantillon dans une seconde gamme dans laquelle les valences C.rl et CH sont absorbées, et l'on soustrait le produit de la première valeur de mesure et d'un facteur fixe de la seconde facteur de mesure. L'agencement pour mettre en oeuvre ce procédé part du procédé ATR (initiales de l'expression anglaise Attenuated Total Re flection = réflexion totale atténuée), connu qui est décrit dans la revue "Spectrochimica-Acta", n t7, pages 692 à 7G9, de 1.961 sus le titre "Attenuated total reflection". On prévoit dans cet agencement, pou les échantillons à mesure de façon continua, un canal d'écoulement dans la paroi duquel est insérée une plaque à surfaces planes parallèles, de densité otique supérieure d celle de l'échantillon à mesurer, et comportant des parois latérales biseautées à travers lesquelles des faisceaux lumineux peuvent te réfléchir, et l'on prévoit au moins deux photoediodes dont les rayonnements lumineux sont guidés à travers la plaque à faces planes parallèles de façon qu'il se produise dans la plaque une réflexion totale multiple, et les photo-diodes à laser pouvant être en outre explorées périodiquement alternativement ainsi qu'un photo-détecteur au moins après lequel sont connectés des amplificateurs, pouvant également êtré exploré au rythme de l'exploration des photo-diodes à laser. Ce procédé a pour inconvénient majeur que la plaque optique se salit facilement sur sa paroi. L'invention a a précisement pour objet de mettre au point un procédé pouvant fonctionner en continu sur la base du procédé dit par transmission, mais ne comportant pas ces inconvénients, c'est- a-dire approprié pour toutes les mesures infrarouges et empêchant la cuvette de se salir ou au moins ne nécessitant de nettoyages qu'à des intervalles de temps très longs. Pour atteindre cet objectif, selon l'invention, l'eau à travers laquelle on doit envoyer un rayonnement est amenée au dispositif de mesure sous la forme d'un jet plat d'une épaisseur de 5S à 15C microns, et sous une pression supérieure à 4 Bars. Le jet plat est amené de façon appropriée perpendiculairement et-avec une pression d'environ 6 bars. Si l'on applique le procédé pour de l'eau sale, les cuvettes de traversée normales assez ét=cites des fabricants de spectromètrss de bouchent légèrement. Cependant, la forte pression du jet plat Fmpêche l'ouverture des ajutages de se souiller. Elle est pratiquement maintenue dégagée par l'ércsion. Pour cette raison, il convient que les rebords de l'ajutage soient par exemple an alumine, pour empêcher une usure sur l'ouverture des ajutages. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, on réalise l'ouverture de l'ajutage de façon quelle soit ajustable, pour permettre d'ajuster différentes épaisseurs de couche de transmission. Cela est nécessaire, pour optimi-ser la sensibilité de mesure. Pour obtenir un appareil compact, on refoule le jet plat de l'aju- tage au moyen d'une pompe et on le réaspire sans pertes à travers u un entonnoir. Bien entendu, l'appareil produisant- le jet et l'as- pirant est réalisé de façon à pouvoir entre incorporé dans le spec- tromètre et les appareils de mesure industriels-. Le grand avantage du procédé selon l'invention consiste en ce que l'on observe des tolérances précisas pour le jet plat. Comme il ressort an effet de la loi de Lambert-Beer, chaque varia- tion de l'épaisseur du faisceau plat intervient dans le résultat de mesure. Loi de Lambert-Beer I = Io . e -K . (C1 + C2) . d Dans cette équation ; I désigne I'intensité du faisceau de traversée ; Io l'intensité avant l'entrée dans le milieu et K la constante d'absorption. C = C1 + C2 représente les concentrations molaires (eau-substance a mesurer) et d l'épaisseur de couche du jet plat. Il en résulte directement que d doit être doit être très constante. Le procédé selon l'invention est décrit avec davantage de détails dans l'exemple non limitatif qui suit. Le figure unique représente schématiquement l'ajutage ajustable 1, le jet plat 2 et le capteur de jet d'eau 3. L'ajutage 1 comporte une ouverture rectangulaire-qui peut être réglée, par exemple, pour des mesures d'optique infrarouge au moyen d'un dispositif 4 de 25 à 150 microns. Le faisceau plat 2 qui sort est reçu par une ouverture de captage de jet 5 en orme de fente,et il est dévié tangentiellement à l'intérieur du capteur 3. Les-éclaboussures et pulvérisations qui apparaissent sont aspirées par une fente annulaire 6. En outre, la référence 7 désigne une tubulure d'entrée d'eau la référence 6 une tubulure d'aspiration d'eau, la référence 9 une aspiration de pulvérisation-. La référence 10 désigne le faisceau infrarouge qui traverse e jet 2, est absorbé conformément à la loi de Lambert-Beer et dont la perte d'énergie est mesurée par un dispositif de mesure 11. REVENDICATCNS. 1. Procédé d'enregistrement de spectre infrarouges et de dosage additif photométrique de substances dissoutes dans de l'eau en utilisant l'absorption infrarouge de ces substances, caractérisé en ce que l'eau travers laquelle on doit envoyer un rayornement est amenée a un dispositif de mesure 11 au moyen d'un ajutage réglable 1 sous la forme d'un jet plat 2 d'une épaisseur de 50 à 150 microns, et sous une pression constante. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jet plat 2 a une section rectangulaire. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 o 2, caractérisé en ce que le jet plat 2 est refoulé de l'ajutage 1 au moyen d'une poupe et est réaspiré sans pertes par un capteur de jet d'eau 3. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que les éclaboussures et pulvérisations qui apparaissent à l'entrée du capteur de jet d'eau 3 sont aspirées par une fente annulaire 6.