Comment choisir l’électrode de mesure du pH adéquate pour votre application spécifique ?

La mesure du pH est devenue si courante pour beaucoup d’entre nous que l’on n’y prête plus guère attention. Le choix d’une bonne électrode de mesure du pH est néanmoins d’une importance primordiale. La bonne électrode au bon endroit permet d’économiser des coûts d’entretien et d’étalonnage. Par ailleurs, elle confère à votre mesure une fiabilité certaine, ce qui contribue généralement à une plus grande sécurité du processus, une meilleure qualité du produit ou un rendement plus élevé. Mais comment déterminer la meilleure électrode pour votre application ?

Afin de faire le bon choix, il est utile de savoir comment se compose une électrode de mesure du pH et quelle est la fonction des différents éléments. En gardant ces informations à l’esprit, vous pourrez opérer un choix fondé.

Le diaphragme se trouve à côté de l’électrode en verre. C’est une ouverture qui relie le « monde extérieur » , le liquide dans lequel vous voulez mesurer le pH avec l’électrode de référence. Dans de nombreux cas, ce diaphragme est poreux et composé de matériau céramique, de PTFE, de bois, etc. mais il peut tout aussi bien s’agir d’une connexion ouverte. Pour les électrodes de laboratoire, cela peut aussi être plus spécifiquement un diaphragme à rodage, un adaptateur circulaire ou cylindrique qui recouvre approximativement le diaphragme ouvert. De l’autre côté du diaphragme se trouve l’électrolyte. Une solution saline concentrée (en général du chlorure de potassium, KCl activité ionique 3M). L’électrode de référence proprement dite est immergée dans l’électrolyte, de même qu’un fil conducteur (comme dans l’électrode en verre) dans un environnement de chlorure d’argent (AgCl), aussi appelé système de référence Ag/AgCl. L’électrode de référence est reliée à l’autre entrée du convertisseur de mesure. Celui-ci mesure alors la différence entre le signal de mesure de l’électrode en verre et le signal de référence. Cette différence de potentiel est ensuite traitée et convertie en une valeur de pH.

L’explication qui précède est une description de base sommaire d’une électrode classique de mesure du pH mais elle suffit à notre propos. En réalité, la construction est plus détaillée (et donc plus complexe).

Par souci d’exhaustivité, nous devons signaler qu’une électrode de mesure du pH peut contenir un capteur de température qui est utilisé pour la compensation de la température de la mesure du pH.

Presque chaque électrode de pH classique est composée comme décrit précédemment. Quelles sont dès lors les différences entre les différents types et marques ?

Comme indiqué précédemment, le diaphragme assure la liaison entre le milieu du processus et l’électrode de référence. En général, ce diaphragme est poreux. La taille des pores et le nombre de diaphragmes dépendent notamment de l’électrolyte utilisé. Les électrodes avec un électrolyte polymère n’ont pas de diaphragme poreux mais une liaison ouverte. En général, ces types conviennent mieux à une utilisation dans des milieux avec des matières en suspension ou dans des solutions polluées, lorsque des potentiels de diaphragme sont attendus. Contrairement à ce que l’on pense souvent, le diaphragme est la cause la plus fréquente d’erreurs de mesure ou de mauvais fonctionnement de l’électrode. En général, ils sont la conséquence d’une contamination. Il est par conséquent d’une importance primordiale de préserver la propreté du diaphragme en garantissant l’écoulement de l’électrolyte, possible soit par surpression interne dans l’électrode elle-même, soit par pression externe.

L’électrode est quasi toujours à base de chlorure de potassium, KCl, avec une activité de 3 moles par litre (3M). Le KCl pur, 3M, est préféré dans la plupart des cas. Parfois, il peut toutefois être utile de choisir un électrolyte auquel des additifs du KCl ont été ajoutés afin que l’électrode se prête mieux à une utilisation dans un environnement froid ou dans des solutions avec des composants organiques. Les électrodes à électrolyte liquide sont toujours installées en surpression par rapport à la pression du processus afin de garantir l’écoulement par le diaphragme pour que celui-ci reste propre automatiquement. À l’heure actuelle, les électrolytes sous forme « solide », un gel ou un polymère, sont de plus en plus répandus. Ceux-ci présentent l’avantage d’être plus simples à monter dans des installations industrielles et de nécessiter apparemment moins de maintenance. Cependant, la stabilité, l’intervalle de calibrage et la durée de vie sont souvent inférieurs à ceux des électrodes avec électrolyte liquide sous surpression interne ou externe.

De plus en plus d’électrodes sont dotées d’une électrode auxiliaire. Sa première fonction, dans le cas d’électrodes analogiques classiques de mesure du pH, consiste à compenser les perturbations électriques. Si cette électrode auxiliaire se compose de platine, elle peut faire office en même temps d’électrode d’oxydoréduction (ORP). Si une électrode est équipée d’une telle électrode auxiliaire, l’impédance du diaphragme peut être mesurée si le convertisseur de mesure s’y prête. De la sorte, il est possible, dans certains cas, de détecter une contamination.

Il ressort de ce qui précède que le choix de l’électrode adéquate de mesure du pH n’est pas toujours aussi simple. Par conséquent, une bonne idée est de discuter du choix d’une électrode de mesure du pH avec votre fournisseur. Afin de lui permettre de vous proposer le meilleur capteur possible, mieux vaut lui donner un maximum d’informations à propos de votre application. De la gamme de pH à la composition de votre milieu et au montage dans votre installation en passant par la pression et la température.

Plus d'infos ?