Brevet FR2325043A1 — publié le 19770415

Suivant le principe de nos détecteurs galvaniques ou "osmo- piles" (du grec osmein, sentir, autrement dit les piles qui "sentent") nous avons mis au point pour différents gaz et vag srs peurs des analyseurs en continu, par prises d'essai discontinues. la comparaison avec un étalon s'effectue alternativement et automatiquement, ce qFui pallie aux variations de sensibilité pouvnt survenir aux piles. Ces dernières ont fait ltobået du brevet 73.00089 délivré le 15 juillet 1974 et leur choix est conditionné par la nature du gaz ou de la vapeur detant être analysés. Dans le cas de mélanges on est obligé de faire appel à des filtres chimiques ou physiques éliminant les constituants ge- nants ou procéder à une séparation chromatographique automatique simple et rapide grace à des petites colonnes présentant un grand pouvoir dispersif. Le schéma de l'analyseur est représenté suivant la figure 1. La pile reçoit, gracie à une vanne pneumatique à quatre voies, successivement l'échantillon analysé, puis de l'air pur et ensuite un étalon, suivi d'air pur et de nouveau l'échantillon, la série se renouvellent de la sorte d'une manière continuelle et automatique. La comparaison quantitative s'effectue en se référant à une courbe d'étalonnage établie, suivant les mêmes conditions expérimentales, et en fonction de concentrations connues, les variations du courant galvanique observées ét > t reportées selon leurs rapports sur celles de l'étalon fixe. Ce dernier est obtenu à partir des vapeurs saturantes d'un produit liquide judicieusement choisi. On sait,en effet, que pour une pression atmosphérique donnée (peu sensible) et surtout pour une température déterminée,la concentration de ces der nières est constante. I1 suffit de les diluer par une méthode dynamia.ue afin d'avoir différentes valeurs. Celle-ci consiste à effectuer le mélange gazeux en aspirant au même niveau l'air pur et les vapeurs saturantes débouchant sous des ajustages de sections différentes correspondant au rapport de diltltion recherché. La pile galvanique peut être de trois types suivant le problème à résoudre: à électrode active plongeante ou aèrienne ou à écoulement. Dans le premier cas le manchon de tamis de platine,en tourné d'un tissu pour bien canaliser l'échantillon gazeux, plonge dans l'électrolyte. Le dégagement des bulles (fig.l), brassant l'électrolyte, peut être rendu plus efficace du point de vue de la dépolarisation (retour aux conditions initiales), en entourant l'électrode avec un tube.Dans le deuxième cas celle-ci est alios mentée en liquide par capillarité grâce à un tissu plongeant seul dans l'électrolyte (fig.i), ce qui a pour effet d'imbiber d'une très mince couche de ce dernier la surface du platine qui est rendue de la sorte exSremement active et sensible à des traces de vapeurs, mais le retour aux conditions initiales est plus lent à s'établir, comparativement à ce qui se passe dans le premier montage et surtout le troisième pour lequel l'électrode est continuellement alimentée par l'écoulement régulier du liquide (fig.3). Mais l'appareillage est plus compliqué et volumineux. L'électrolyte peut reservir plusieurs fois en le remontant par pression dans-le réservoir supérieur. L'admission automatique des différents échantillons s'effectue grecs à une vanne originale à 4 voies fonctionnant par compression de tubes souples, celle-ci étant obtenue par des caves mues par un petit moteur électrique synchrone (fig.4). Leur programmation, suivant les creux et les bosses, est naturellement régie par le temps nécessaire au prélèvement de l'échantillon, par exemple 10 secondes, et celui obligatoire pour le retour aux conditions initiales, par exemple 50 secondes. T,'étalon fixe de comBaraison est obtenu, coune il a été dit, à partir des vapeurs saturantes d'un liquide ou même d'un solide judicieusement choisis. L'appareillage comprend un récipient contenant les vapeurs à une température bien définie et sous une dépression constante dégagent par un étroit ajutage (fig.5) le pro dut actif dans le circuit d'air pur se trouvant dans les mêmes conditions.Par eh-registrement des variations du courant galvanion observera donc des maxima ou pics,de de hauteurs semblablesventre lesquels viendront s'insérer les pics correspondant aux échantillons inconnus. Tes rapports des hauteurs de ces derniers sur celle de l'étalon fixe sont comparés à ceux obtenus dans les maries conditions expérimentales avec des étalons de concentrations connues. La reproductibilité des mesures est de l'ordre de ffi t 5 > pourvu que l'aspiration des échantillons gazeux à travers la pile soit bien régulière et que la température soit constante. n est à rappeler que suivant la loi de Nernst l'intensité du courant galvanique produit est fonction-de cette dernière et baissera rapidement pour des valeurs inférieures à 180, aussi est il nécessaire que l'enceinte du bottier dans laquelle fonctionne l'ensemble soit thermostatée, ce qu'un obtient simpleme ment par des ampoules électriques chauffantes régulées. Un tel analyseur permet de doser des traces de beaucoup de gaz et de vapeurs pour des teneurs supérieures à une partie par million en volume, et inférieures en faisant appel à des amplificateurs électroniques. Les essais ont été effectués pour ltoxy- de de carbone, le gaz carbonique, les vapeurs de solvants plus ou moins toxiquea ou de produits volatils utilisés dans l'industrie de synthèse, comme, par exemple le dîisocyanate de toluytène, un des composants des matières plastiques polyuréthanes. Dans ce dernier cas on a choisi une pile platine/solution aqueuse diluée de periodate de potassium en milieu d'acide periode/ platine.Ajoutons que la spécificité élevée est atteinte dans le cas de mélanges, par la mise en place de filtres chimi ques ou de colonnes chromatographiques avant l'admission de lté- chantillon dans la pile. Légende de la planche unique. Fig.1 : 01 osmopile à électrode aèrienne. t manchon de tamis de platine entouré d'un tissu l'a- limentant en électrolyte par capillarité. F filtre chimique ou courte colonne chromatographique. ET étalon fixe de vapeurs saturantes. A air pur. C1, C2, C3 cames de la vanne pneumatique Sch échantillon. E enregistreur galvanométrique ou potentiomé- trique sensible. G tube de garde. Pp pompe aspirante à membrane. Fig.2: 02 osmopile à manchon de tamis de platine plongeant. Fig.3: Osmopile à écoulement. e2 électrode de référence. el électrode active. R robinet à 3 voies pour l'aspiration par la pompe pu la compression par la poire P (remontée de l'électrolyte) Fig.4: Vanne pneumatique automatique à 4 voies avec ses cames à bosses et creux appuyant successivement sur les tubes souples Si, S2, S3 mettant l'osmopile O en communication soit avec l'échantillon Ech, ou l'air pur A, ou l'étalon fixe BU. moteur électrique synchrone. Pi 3v V N N I > I C A T I O N S 1. Dispositif pour déceler des traces de gaz et vapeurs par contact avec un manchon de tamis de platine plongeant dans un électrolyte adéquat et entouré d'un tube rendant le brassage du liquide par les bulles gazeuses plus effi cace en vue de la dépolarisation de l'électrode. 2. Dispositif basé sur le même phénomène électrochimique de polarisation d'un tamis de platine venant au contact des traces gazeuses à doser, mais avec alimentation de ce der nier par un courant d 'électrolyte provenant d'un réservoir. Le liquide réactif,pouvant resservir plusieurs fois, est recueilli dans un réservoir inférieur à partir duquel il est remonté dans le premier par pression. 3. Dispositif pour arrater des composants gazeux pouvant in terférer avec le produit analysé et qui est constitué par un absorbant chimique se trouvant dans un tube. 4. Dispositif ayant le même rôle que précédemment mais basé sur la séparation des différents constituants gazeux par une colonne chromatographique disposée avant la pile dé tectrice. 5. Dispositif permettant d'obtenir un étalon fixe de compa- raison en vue de vérifier la sensibilité de la pile gal- vanique en cours de fonctionnement, celle-ci pouvant va rier au cours du temps avec la température ou par usure de l'électrolyte réactif. L'étalon est obtenu à partir des vapeurs saturantes d'un liquide sensible à la pile, vapeurs dont la concentration est constante pour une tem pérature donnée, et sont diluées à la valeur désirée par un procédé dynamique dans un courant d'air pur au débit replier. 6. Dispositif automatique nouer iii'"roduire succesivement et continuellement dans la pile l'échantillon gazeux, un air air et l'étalon ixe, ces deux derniers servant de base de comparalson pour vérifier la sensibilité du détecteur. n est constitué par une vanne pneumatique à plusieurs voies, d'un modèle original, dans lequel l'eYrêt ou l'é coulernent des fluides gazeux est obtenu successivement par compression ou dépression de tubes souples sur les quels agissent des cames échancrées mues par un petit moteur électrique synchrone.