Principes de fonctionnement de 5 instruments de mesure d'humidité courants

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analyseur d'humidité halogène

1. Analyseur d'humidité Karl Fischer :

La méthode de Karl Fischer, abrégée en méthode de Fischer, est une méthode de séparation volumétrique pour la mesure de l'humidité, proposée par Karl Fischer en 1935. Parmi toutes les méthodes chimiques de détermination de l'humidité d'une substance, la méthode de Fischer est la plus spécifique et la plus précise pour l'eau. Bien qu'il s'agisse d'une méthode classique, elle a été améliorée ces dernières années afin d'accroître sa précision et d'élargir sa plage de mesure. Elle est reconnue comme méthode de référence pour la détermination de l'humidité dans de nombreuses substances.

La méthode Fischer est une méthode iodométrique, et son principe de base est que lorsque l'iode est utilisé pour oxyder le dioxyde de soufre, une certaine quantité d'eau est nécessaire pour participer à la réaction :

I2 dix SO2 dix 2H2O=2HI dix H2SO4

La réaction ci-dessus est réversible. Pour qu'elle se déroule dans le sens positif et soit quantitative, il est nécessaire d'ajouter une substance alcaline. Les expériences ont démontré que la pyridine est le réactif le plus approprié ; de plus, elle peut se combiner avec l'iode et le dioxyde de soufre pour abaisser leur pression de vapeur. Par conséquent, le réactif doit être ajouté au méthanol ou à un autre solvant contenant des groupes OH actifs afin de convertir l'anhydride sulfurique de pyridine en hydrogénosulfate de méthyle stable.

2. Humidimètre infrarouge :

Mécanisme de chauffage infrarouge : Lorsqu’un objet est exposé à des rayons infrarouges lointains, il peut subir absorption, réflexion ou transmission. Cependant, seules les molécules polaires conductrices absorbent ces rayons. L’eau, les substances organiques et les polymères possèdent une forte capacité d’absorption. Lorsque ces substances absorbent l’énergie du rayonnement infrarouge lointain et que leurs fréquences de vibration et de rotation naturelles s’alignent sur celles du rayonnement, une résonance se produit. Cette résonance intensifie considérablement les mouvements moléculaires et atomiques, qui sont convertis en énergie thermique. La température interne augmente alors, ce qui permet de ramollir ou de sécher rapidement la substance.

Le chauffage classique utilise la conduction et la convection thermiques, nécessitant la propagation de la chaleur à travers un milieu. Ce procédé est lent et énergivore. À l'inverse, le chauffage par infrarouge lointain utilise le rayonnement thermique sans propagation de milieu. De plus, l'énergie rayonnante étant proportionnelle à la quatrième puissance de la température de l'élément chauffant, il permet non seulement des économies d'énergie, mais aussi une montée en température rapide et efficace. Par ailleurs, les rayons infrarouges lointains possèdent un pouvoir de pénétration important. Le matériau chauffé et séché absorbe l'énergie du rayonnement infrarouge lointain à une certaine profondeur, simultanément à celle des molécules de surface, ce qui induit un auto-échauffement. Ainsi, les molécules de solvant ou d'eau s'évaporent et chauffent uniformément, évitant ainsi les déformations et les altérations qualitatives dues aux différences de dilatation thermique. L'aspect, les propriétés physiques et mécaniques, la solidité et la couleur du matériau sont ainsi préservés.

Analyseur d'humidité

L'analyseur d'humidité infrarouge est principalement déterminé par un élément chauffant radiant infrarouge et une balance électronique afin de garantir sa précision et sa stabilité.

Chauffage par rayonnement infrarouge : le tube à vide à filament de tungstène peut émettre des rayons infrarouges proches, le carbure de silicium est un chauffage par rayonnement infrarouge lointain à grande longueur d’onde, les chauffages infrarouges en verre de quartz et en céramique peuvent émettre des infrarouges moyens.

L'humidimètre infrarouge est un appareil de mesure d'humidité très similaire à celui utilisé pour le séchage thermique et la mesure de masse. Il s'agit de la méthode de perte de masse par séchage, une méthode de mesure normalisée et reconnue. Cette méthode, également appelée méthode à 105 °C pendant 5 heures ou méthode à 135 °C pendant 3 heures, consiste à placer l'échantillon dans un séchoir et à le chauffer et le sécher pendant une longue période. La variation de masse avant et après séchage est mesurée avec précision afin de calculer la teneur en humidité. Cette méthode exige une grande maîtrise de l'équipement et des techniques utilisées. La durée de la mesure rend difficile l'analyse rapide d'un grand nombre d'échantillons. C'est pourquoi, pour une mesure de haute précision d'une grande variété d'échantillons, l'humidimètre infrarouge reste la solution idéale. Bien qu'il existe d'autres méthodes de mesure électriques et optiques, ce sont des instruments spécialisés dont le champ d'application est limité. En termes de polyvalence, ils sont bien inférieurs à l'humidimètre infrarouge.

Chauffage par rayonnement infrarouge : le tube à vide à filament de tungstène peut émettre des rayons infrarouges proches, le carbure de silicium est un chauffage par rayonnement infrarouge lointain à grande longueur d’onde, les chauffages infrarouges en verre de quartz et en céramique peuvent émettre des infrarouges moyens.

L'humidimètre infrarouge est un appareil de mesure d'humidité très similaire à celui utilisé pour le séchage thermique et la mesure de masse. Il s'agit de la méthode de perte de masse par séchage, une méthode de mesure normalisée et reconnue. Cette méthode, également appelée méthode à 105 °C pendant 5 heures ou méthode à 135 °C pendant 3 heures, consiste à placer l'échantillon dans un séchoir et à le chauffer et le sécher pendant une longue période. La variation de masse avant et après séchage est mesurée avec précision afin de calculer la teneur en humidité. Cette méthode exige une grande maîtrise de l'équipement et des techniques utilisées. La durée de la mesure rend difficile l'analyse rapide d'un grand nombre d'échantillons. C'est pourquoi, pour une mesure de haute précision d'une grande variété d'échantillons, l'humidimètre infrarouge reste la solution idéale. Bien qu'il existe d'autres méthodes de mesure électriques et optiques, ce sont des instruments spécialisés dont le champ d'application est limité. En termes de polyvalence, ils sont bien inférieurs à l'humidimètre infrarouge.

Champ d'application : Il peut mesurer les céréales, l'amidon, la farine, les nouilles séchées, les produits brassés, les fruits de mer, les produits de poisson transformés, les produits carnés transformés, les épices, les graines, les cœurs, les produits laitiers, les aliments séchés, les huiles végétales et autres produits alimentaires, les médicaments, le sable minéral, le coke, les matières premières du verre, le ciment, les engrais chimiques, le papier, la pâte à papier, le coton, diverses fibres et autres produits industriels.

3. Hygromètre à point de rosée :

L'analyseur d'humidité par point de rosée est facile à utiliser, l'instrument est simple et les résultats de mesure sont généralement satisfaisants. Il est souvent utilisé pour la détermination de traces d'humidité dans les gaz permanents. Cependant, cette méthode est sujette à de nombreuses interférences ; certains gaz à échange thermique rapide se condensent avant la vapeur d'eau et perturbent les mesures, notamment lorsque la concentration est élevée.

4. Humidimètre à micro-ondes :

L'analyseur d'humidité à micro-ondes utilise le champ micro-ondes pour sécher l'échantillon et accélérer le processus de séchage. Il se caractérise par un temps de mesure court, une utilisation simple, une grande précision et une large gamme d'applications. Il convient aux céréales, au papier, au bois, aux textiles et aux produits chimiques. La détermination de l'humidité dans les échantillons solides pulvérulents et visqueux peut également être appliquée à la détermination de l'humidité dans le pétrole, le kérosène et d'autres échantillons liquides.

5. Humidimètre Coulomb :

Les analyseurs d'humidité coulométriques sont couramment utilisés pour déterminer la teneur en humidité des gaz. Cette méthode, simple et rapide, est particulièrement adaptée au dosage de traces d'humidité dans les gaz. Un dosage par méthode chimique classique s'avère beaucoup plus complexe. Cependant, la méthode d'électrolyse ne convient pas au dosage des substances alcalines ni des dioléfines conjuguées.