Mesure de concentration dans les liquides

Mesure de concentration expliquée

Dans la tâche essentielle de la mesure de concentration dans les liquides, l'industrie utilise des produits avancés qui garantissent la précision et l'efficacité des processus d'analyse. La compréhension de la composition exacte d'une solution (que ce soit dans la fabrication pharmaceutique, la technologie alimentaire ou le traitement chimique) est rendue possible par la technologie de capteurs avancée, qui, basée sur des principes réfractométriques, potentiométriques ou spectroscopiques, permet une détection précise de laconcentration.

Ces produits, équipés d'interfaces intelligentes pour le transfert et l'évaluation des données, offrent la possibilité d'optimiser les processus avec peu d'entretien et une longue durée de vie, et constituent ainsi une ressource indispensable dans le contrôle qualité et la gestion des processus.

La méthode de mesure par ultrasons de LiquiSonic

La base de la méthode de mesure est une mesure de temps qui peut être réalisée avec une grande précision et une stabilité à long terme. La vitesse du son est utilisée pour calculer la concentration ou la densité d'un liquide. D'autres paramètres peuvent également être déterminés, tels que le degré Brix, la teneur en solides, la matière sèche ou la densité de suspension.

Nos LiquiSonic^® Appareils de mesure de concentration et de densité sont utilisés dans divers processus pour l'analyse des liquides.

Dans le cas typique, une courbe d'étalonnage est déterminée à partir de la relation entre la vitesse du son et la concentration. Sur cette base, la concentration correspondante est calculée à partir de chaque valeur de vitesse du son mesurée.

Surveillance des valeurs limites

Nos appareils de mesure par ultrasons n'ont pas de pièces mécaniques susceptibles de s'user ou de vieillir. Ils présentent des avantages exceptionnels par rapport aux méthodes de mesure concurrentes pour la détermination de la concentration et de la densité.

Fiabilité élevée dans la détermination de la concentration en quantité de matière

La méthode de mesure nécessite seulement une mesure de temps précise pour déterminer la concentration en quantité de matière. La vitesse du son est calculée à partir du temps de parcours du son et de la distance connue entre l'émetteur et le récepteur. La conception typique du capteur comprend un émetteur et un récepteur dans un boîtier compact.

La méthode de mesure est indépendante de la conductivité, de la couleur et de la transparence du liquide grâce aux capteurs, et se caractérise par une fiabilité élevée dans la détermination de la concentration en quantité de matière. La précision de mesure des appareils est comprise entre 0,05 % et 0,1 %. En plus de la mesure de la vitesse du son, tous LiquiSonic^® capteurs via une mesure intégrée de la température pour la compensation de température dans le processus.

Principes de la mesure de concentration

La détermination de la concentration de différents liquides joue un rôle crucial dans de nombreuses procédures de divers processus. Il s'agit de mesurer et d'évaluer le rapport entre deux substances dans un mélange ou une solution.

Un facteur central de cette mesure de concentration est la concentration en quantité de matière. Elle est définie comme la quantité d'une substance par unité de volume et est d'une importance capitale lors de l'analyse de solutions. Elle permet une évaluation précise de la composition chimique et de la réactivité, devenant ainsi un outil indispensable dans de nombreux domaines.

De plus, il existe différentes plages de mesure qui permettent de mesurer la concentration en quantité de matière de diverses manières. Elles étendent considérablement les possibilités de mesure de concentration et augmentent la flexibilité par rapport aux exigences spécifiques du mélange ou de la solution à analyser.

Enfin, la quantité de liquide à analyser joue un rôle important. Elle doit être suffisante pour permettre une mesure précise, mais pas si grande qu'elle fausse le résultat de la mesure ou complique inutilement la mesure.

Un aspect important de la mesure de concentration est la concentration en quantité de matière (molarité) dans une solution, définie comme la quantité d'une substance par unité de volume. Cela est particulièrement pertinent lors de l'analyse d'une solution où la concentration en quantité de matière est cruciale pour évaluer la composition chimique, les concentrations et la réactivité. La mesure précise des concentrations d'une quantité de matière dans une solution est essentielle pour contrôler les processus, garantir la qualité et mener desrecherches.

Applications of concentration measurements

Concentration measurement is one of the essential methods to analyze the quality and safety-relevant characteristics of products and substances. Therefore, it plays a crucial role in several industries. There are various methods for measuring the molar concentration in a solution, depending on the type of substance and the application requirements.

A practical example of the application of concentration measurement can be found in the pharmaceutical industry: Here, the precise determination of the concentration of an active ingredient in medicines is essential to ensure their efficacy and safety. This illustrates the importance of precise measurement methods for determining molar concentration in quality assurance.

Examples of measuring molar concentration

Concentration detection is used in the following areas, for example:

• Chemistry/Chemical production (To monitor the composition of mixtures)
• Pharmaceutical industry (e.g., for the production of medicines)
• Food production (To control the product quality of food)
• Metallurgy (To check the quality of metal ores)
• Environmental analysis (To calculate pollutants in water)

In addition, concentration measurement is also commonly used in other areas, such as industry and science.

Methods for concentration measurement

The precise determination of the molar concentration of substances in liquids is crucial for numerous scientific, industrial, and medical applications. Different methods of concentration measurement are used to quantify the exact content of a substance in a specific volume of liquid.

These methods range from spectrophotometric techniques to chromatographic analyses to electrochemical measurements. The choice of the appropriate method depends on the properties of the substance to be analyzed, the requirements of the specific application, and the available resources. Various methods exist for measuring the concentration of solutions. Each of these measurement methods for determining molar concentration has its own advantages and disadvantages.

Réfractométrie

Le réfractomètre détermine l'indice de réfraction des solutions et des substances solides pour mesurer la concentration. La détermination de l'indice de réfraction repose sur la réfraction de la lumière, qui est réfléchie ou réfractée par un liquide. Selon le type et la concentration des substances dissoutes, la lumière est réfractée différemment.

Par conséquent, l'indice de réfraction résulte de la concentration des substances dissoutes. Un capteur optique (fenêtre) mesure la réflexion d'un faisceau lumineux réfléchi par un échantillon après avoir été émis par une source lumineuse LED. La méthode de réfractométrie est extrêmement sensible aux facteurs d'influence tels que les vibrations et nécessite un étalonnage très complet et chronophage ainsi que des maintenances régulières.

Radiométrie

La radiométrie utilise le rayonnement radioactif pour mesurer les concentrations d'une substance. Une préparation radioactive envoie son rayonnement à travers le récipient de mesure, qui est reçu par le détecteur. Un scintillateur convertit les rayonnements radioactifs en éclairs lumineux et en évalue le nombre. Comme la pénétration des rayonnements gamma dépend de la substance, la densité de la masse est déterminée à partir de l'intensité des rayonnements entrants.

Gravimétrie

Dans la gravimétrie, la mesure de la concentration massique est effectuée en mesurant la masse d'une substance avant et après une réaction chimique. Elle est utilisée pour déterminer la concentration d'un élément spécifique ou d'un composé spécifique dans un échantillon. Le processus fondamental pour déterminer la concentration en quantité de matière comprend les étapes de précipitation, de filtration et de pesée. Cette méthode est extrêmement chronophage et nécessite généralement de grands échantillons. De plus, le principe de mesure est très sujet aux erreurs, car il nécessite plusieurs étapes de processus manuelles pour définir la concentration en quantité de matière.

Titrage

La mesure de concentration par titrage est effectuée en ajoutant une solution de concentration connue à une solution de concentration inconnue jusqu'à ce qu'une réaction chimique se produise. Cette méthode n'est adaptée qu'à certaines solutions et en raison de la manipulation manuelle sujette aux erreurs dans le calcul de la concentration massique.

Spectrophotométrie pour la mesure de concentration

En spectrophotométrie, le volume de l'échantillon joue un rôle crucial dans la détermination de la concentration volumique d'une quantité de substance. La concentration volumique est une unité de mesure de la quantité d'une substance dans un mélange par rapport au volume total du mélange. Elle indique quelle partie du volume total d'un mélange est constituée d'une substance particulière.

L'absorption de la lumière, qui est une valeur de mesure centrale dans cette méthode, peut être significativement influencée par le volume de l'échantillon. Par conséquent, la détermination et le contrôle précis du volume de l'échantillon sont essentiels pour des résultats de mesure précis. La spectrophotométrie est adaptée à une grande variété d'échantillons, y compris les liquides, les gaz et les matériaux solides.

Cette variante pour la mesure des volumes de particules est très sensible aux facteurs perturbateurs, qui influencent la précision de l'échantillon.

Chromatographie (comme HPLC, GC)

La chromatographie sépare les composants d'un mélange en fonction de leurs interactions avec une phase stationnaire et une phase mobile.

Il existe également d'autres méthodes/procédés de mesure qui peuvent être utilisés dans certains scénarios pour la mesure de concentration. Ceux-ci incluent:

• Méthodes électrochimiques (comme la potentiométrie, les électrodes ionosélectives)
• Mesure du pH
• Spectroscopie RMN
• Spectrométrie de masse

Critères de sélection des méthodes de mesure de concentration

Le choix d'une méthode appropriée pour la mesure de concentration dans les liquides dépend de plusieurs facteurs, notamment:

• Spécificité de l'application: Le type de substances à mesurer et la complexité de la solution.
• Précision et sensibilité: Précision requise et capacité à détecter un minimum de concentrations.
• Rapidité et débit: Besoin de résultats de mesure rapides et capacité à traiter de grandes quantités d'échantillons.
• Efficacité des coûts: Coûts d'acquisition et de fonctionnement des appareils ainsi que les exigences de maintenance.
• Facilité d'utilisation: Simplicité d'utilisation et de maintenance, notamment dans des environnements avec peu de personnel spécialisé.