Brevet FR2348488A1 — publié le 19771110

Le présent dispositif concerne les appareils du type pH-zètre associés, et a pour but de mesurer et réguler l'acidité d'un liquide par mélange ou adjonction en contrôle continu en fonction d'un degré d'acidité désiré. En dehors du domaine industriel ou il existe des installations très complexes et très onéreuses, faisant appel à des électrodes en verre poreux très fragile et à une électronique très élaborée, il ne semble pas exister d'appareils de ce type dans le domaine public. Le présent dispositif tend à allier une mesure très précise à une robustesse élevée et à un prix de revient modique, permettant de générali- ser son domaine d'application. Le présent dispositif fait appel à la notion d'agitation ionique en milieu acide. Principe de base Si lton plonge une électrode métallique P dans une solution contenant désionsP , nous aurons Les ions P chargent le métal négativement jusqu'à l'équilibre en raison du champ électrique ainsi créé. La différence de potentiel E, entre cette électrode et la solution, dépend de la concentration en ions n+ dans cette solution tel que :: RT E = Eo + nF Log (n+) F = 96500 coulombs Eo est le potentiel à n+ = 1 R = constante universelle des gaz T = température absolue n = nombre d'électrons mis en jeu Ce potentiel est d'autant plus élevé que le métal est électropositif à saturation formes oxydées (ox) = formes réduites (Red) E = Eo Si nous avions placé deux électrodes identiques P et P', la réaction se serait arrêtée dès que le potentiel des 2 électrodes aurait été identique. Idée novatrice Alimentons maintenant ces deux électrodes par une tension alternative v. La tension apparente aux bornes de nos électrodes sera alors égale en instantane a v + E à l'instant considéré les charges positives n+ allant en P et les charges négatives n- allant en P' Jusqu a epuisement des charges libres puis à la demi période suivante les charges positives en P passent en P' et les charges négatives en P' passent en P Nous verrons apparaître aux bornes de nos électrodes une tension résultante v' (fig. 3) déphasée du moment dipolaire du liquide de la forme où :/u = qr moment dipolaire avec q = charge d'espace r = distance de ces charges - = pulsation de v et dans le cas des molécules polarisables telles que l'eau où : t est la polarisabilité de la molécule. Notons que le moment dipolaire d'un liquide est égal à la somme des moments dipolaires de chacune de ses liaisons atomiques à l'intérieur de la molécule et dans le cas de solution, de la somme de l'ensemble des molécules de la cellule composite. I1 apparaît donc dans un tel dispositif que le transfert des charges est proportionel au champ électrique total v' qui l'a fait naître et que le courant de mesure, abstraction faite de v, est bien proportionnel à la différence de potentiel E inverse du degré d'acidité du liquide considéré. Afin de n'avoir en sortie que l'expression de E, il suffit de monter deux cellules de mesure en opposition ; dans l'une, l'on placera le liquide de référence en saturation, dans l'autre, le liquide à mesurer. Nous verrons donc apparaître aux bornes de mesure la différence de Eo à E, soit Voici une des réalisations à titre d'exemple du dispositif conforme à la présente invention, et son principe appliqué à un des nombreux cas d'application : le contrôle de la dureté d'eau en sortie d'adoucisseur Ce dispositif est composé - d'une cellule de mesure de v + E constituée de 2 électrodes de métal non corrosif trempant dans le liquide - d'une cellule de compensation de v + Eo constituée également de 2 électro des de métal non corrosif et baignant dans une solution saturée - d'une source de tension alternative - d'un potentiomètre de définition du point E - Eo - dtun comparateur d'écart délivrant un signal proportionnel à l'écart entre E - Eo réel et E - Eo désiré - un seuil bas et haut donnant le sens d'ouverture ou de fermeture d'une vanne de mélange - un contact fin de course autorisant la régénération de l'adoucisseur. Fonctionnement du dispositif Si l'écart entre la valeur ( E - Eo ) réel tend à être positif par rapport à ( E - Eo ) désiré, la vanne va partir en ouverture ; dès que ( E - Eo )r = (E - Eo )ds la vanne s'immobilise, et inversement : si ( E - Eo )r devient négatif, la vanne part en fermeture jusqu'à ce que ( E - Eo )r = ( E - Eo )d. REVENDICATIONS 1/ Procédé de mesure du degré d'acidité d'un liquide en mouvement caracté risé par le fait que l'on mesure le moment moléculaire du milieu. 2/ Procédé selon 1 Caractérisé par le fait que l'on utilise deux électrodes identiques, de faible surface en contact avec le liquide, aux bornes desquelles on applique une d.d.p. alternative a décharge constante. La mesure portant sur le déphasage du courant sur la tension. 3/ Disposition selon 1 du 2 pour la mise en oeuvre du procédé Caractérisé par le fait qu'il se compose de deux électrodes de même na ture alimentées en courant alternatif, et d'un détecteur de phase, ou de tension de crête, dont la tension de sortie est comparée à une source de référence. 4/ Disposition selon 3 Caractérisée par le fait que la source de référence peut être constituée par une cellule du même type que la cellule de mesure renfermant une solution tampon de nature identique à la solution à mesurer ou par un circuit R.C. ou L.R.C. accordé présentant les mêmes caractéristi ques de déphasage que la solution tampon du produit à mesurer. 5/ Dispositif selon 3 Caractérisé par le fait que la valeur du point de travail peut être fixée à l'avance par ajustement du coefficient de proportionnalité de la source de référence. 6/ Dispositif selon 5 Caractérisé par le fait que la valeur finale est définie par l'écart choi si entre la source de référence et le point d'affichage, la mesure du si gnal fixé étant renvoyee en contre réaction. 7/ Disposition selon 2 Caractérisé par le fait que la mesure du pH est effectuee en courant alter natif ou pulsé. 8/ Dispositif selon 2 Caractérisé par l'emploi de deux électrodes identiques du fait d'une ten sion pulsée. 9/ Dispositif selon 4 Caractérisé par la possibilité de l'emploi d'une cellule de référence cons tituée d'un liquide identique, assurant une auto compensation de la valeur et de la forme de "v, Eo spécifique de ce produit et de l'influence de TOC sur ces valeurs.