Acidité et alcalinité
par Tim Loftus
Les niveaux d’acidité dans les eaux usées indiquent leurs propriétés corrosives et peuvent prendre un rôle de premier plan dans la régulation des processus biologiques ainsi que dans les réactions chimiques (telles que la coagulation et la floculation chimiques). L’alcalinité, elle aussi, contribue aux propriétés des eaux usées, dont beaucoup affectent également les processus biologiques (comme la nitrification) et les réactions chimiques.
Bien que l’acidité et l’alcalinité soient toutes deux liées au pH, elles ne doivent pas être confondues avec le pH, et les termes ne doivent pas être utilisés de manière interchangeable. L’acidité est une mesure de la capacité d’une solution à réagir avec une base forte (généralement de l’hydroxyde de sodium, NaOH) jusqu’à une valeur de pH prédéterminée. Cette mesure est basée sur le constituant acide total d’une solution (acides forts et faibles, sels d’hydratation, etc.) Il est possible d’avoir une eau très acide mais des valeurs de pH modérées. De même, le pH d’un échantillon peut être très bas mais avoir une acidité relativement faible. L’acidité est similaire à un tampon en ce sens que plus l’acidité est élevée, plus il faut de neutralisant pour la contrer.
L’alcalinité est la mesure de la capacité d’une solution à réagir avec un acide fort (généralement l’acide sulfurique H2SO4) jusqu’à un pH prédéterminé. L’alcalinité d’une solution est généralement composée de carbonate, de bicarbonate et d’hydroxydes. Comme pour l’acidité, plus l’alcalinité est élevée, plus il faut d’agent neutralisant pour la neutraliser. En général, une station d’épuration et son système de collecte fonctionnent mieux avec des eaux usées à faible acidité et à forte alcalinité.
Selon les directives d’échantillonnage et de conservation de l’EPA, les échantillons destinés à mesurer l’acidité et l’alcalinité peuvent être recueillis dans des bouteilles en verre ou en plastique et conservés à 4 degrés Celsius pendant quatorze jours au maximum. Cependant, la manipulation de l’échantillon joue probablement un rôle beaucoup plus important dans la préservation de l’intégrité de l’échantillon. L’acidité et l’alcalinité sont grandement affectées par l’exposition à l’atmosphère. De grandes surfaces ou de longs temps de contact avec l’atmosphère, à la fois dans le récipient de l’échantillon et pendant l’analyse, peuvent soit dissoudre les gaz dans l’échantillon, soit permettre aux gaz dissous déjà présents dans l’échantillon de s’échapper, modifiant ainsi les mesures. Lors de l’échantillonnage de l’acidité et de l’alcalinité, il est préférable de ne pas laisser d’espace libre dans le récipient. De même, ne filtrez pas l’échantillon (ce qui crée de fortes turbulences) et ne le laissez pas dans un bécher ouvert sur la paillasse du laboratoire pendant des heures. Versez une aliquote juste avant l’analyse afin de minimiser l’exposition à l’air. Pendant l’analyse, maintenez la turbulence du mélange au minimum. Ces mesures sont particulièrement importantes pour déterminer les faibles niveaux d’acidité ou d’alcalinité.
Les analyses d’acidité et d’alcalinité comprennent chacune un simple titrage. Fondamentalement, l’acidité est déterminée en titrant l’échantillon avec de l’hydroxyde de sodium jusqu’à un pH de 8,3 (souvent appelé l’acidité phénolphtaléine – ce terme date de l’époque précédant les pH-mètres électroniques). L’alcalinité est déterminée par titrage avec de l’acide sulfurique jusqu’à un pH de 4,5. Bien que ces points finaux de pH soient courants dans les situations d’eaux usées, d’autres points finaux sont souvent utilisés en fonction de certaines conditions d’essai ou d’échantillon. De plus, étant donné que l’acidité et l’alcalinité ne sont pas des analyses pour des produits chimiques spécifiques mais représentent plutôt les propriétés spécifiques d’une solution, leurs mesures sont assimilées à une quantité équivalente de carbonate de calcium. Ceci est fait pour que les mesures de différents échantillons puissent être comparées entre elles. Par conséquent, il faut toujours indiquer les mesures d’acidité et d’alcalinité comme « ___ mg CaCO3/L à pH ___ ». Les formules mathématiques pour calculer l’acidité et l’alcalinité, ainsi que la description de certains cas où le prétraitement des échantillons est nécessaire, se trouvent dans les méthodes standard.
En conclusion, les tests d’acidité et d’alcalinité sont faciles à réaliser. Et avec un échantillonnage soigneux, vous serez loin sur votre chemin vers la surveillance précise de l’efficacité du contrôle de la corrosion de l’eau domestique de votre district, la surveillance d’une partie du processus de nitrification dans les boues activées de votre installation, ou même le dépannage du processus d’addition chimique pour l’élimination du phosphore dans l’effluent final.
Les recommandations de cet article pour les analyses d’acidité et d’alcalinité sont très générales. Vérifiez toujours les réglementations de votre État et de votre région. Vous pouvez avoir des exigences supplémentaires à respecter.