Dans le milieu du traitement d’eau, il existe plusieurs paramètres qui peuvent être utilisés pour exprimer la qualité de l’eau ou ses différentes caractéristiques. Dans un but de compréhension et de bonne communication, il est important de bien comprendre les différentes unités de mesure et expression chimique.
Sur cette page, vous trouverez des explications brèves et des définitions non exhaustives des concepts suivants :
- Les concentrations ;
- Le pH ;
- Les températures ;
- Le poids et la masse ;
- le volume ;
- Les débits ;
- La conductivité et la résistivité ;
- La dureté ; et
- Les équivalences.
Les concentrations
On utilise les expressions PPM, mg/L et % pour exprimer la concentration d’un soluté dans une quantité de solutions connue.
Les Parties par Million
L’acronyme PPM, qui signifie Parties par Million, représente 1 / 1 000 000. Donc, imaginons une eau qui possède une concentration de chlore de 2 ppm. Cela signifierait qu’on retrouverait dans cette solution 2 molécules de chlore pour 1 000 000 molécules d’eau.
- Petite parenthèse, en plus des PPM, les notations PPB et PPT peuvent être utilisés. À titre informatif, les PPB signifient « Part per billion » et les PPT sont les « parties par trillions ». Pour plus d’information, consultez cet article : "Que signifient les notations PPM/PPB/PPT?”
Lorsque ces notations sont utilisées, on exprime des ratios masse-masse ou volume-volume.
Les mg/L
Dans une même optique, comme la PPM, le mg/L représente 1 / 1 000 000. Toutefois, contrairement à la PPM qui représente un ratio volume-volume ou masse-masse, le mg/L exprime un ratio masse-volume puisque la masse et le volume des différentes molécules varient.
Bref, imaginons une eau qui possède une concentration de chlore de 2mg/L, dans ce cas, on y retrouvera 2 mg de chlore pour 1 litre d’eau ou 1 000 000 mg d’eau. Afin de mettre en lumière le principe du ratio masse-volume, voici une petite comparaison de certaines molécules
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Eau |
18,01528 g/mol |
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Chlore |
70,906 g/mol |
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Sodium |
22,98977 g/mol |
Comme on le voit ici, la masse moléculaire des molécules varie grandement. C’est pourquoi on dit du mg/L qu’il est une ration masse-volume puisque 1mg d’eau ne possède pas la même masse que 1mg de sodium ou de chlore.
Le pourcentages
Bien qu’il soit simple et très reconnu, le pourcentage représente 1 centième (1 / 100) d’une solution. C’est un ratio masse-masse ou volume-volume qui représente une fraction d’un entier.
Tableau de comparaison
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PPM |
Mg/L |
Pourcentage |
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1 |
~ 1 |
0.0001% |
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10 000 |
~ 10 000 |
1% |
pH
Le pH d’une solution définit son potentiel hydrogène. Plus ce potentiel est bas [0 – 7], plus la solution est acide ; plus il est élevé [7 – 14], plus la solution est basique. L’acronyme pH est une unité de mesure qui définit la quantité d’ions hydrogène et hydroxyles libres se retrouvant dans la solution. Lorsqu’une eau est fortement concentrée en ions d’hydrogène, elle est acide [0 – 7]. Au contraire, lorsqu’elle est fortement concentrée en ions d’hydroxyle, elle est basique [7 – 14].
L’importance de prendre en compte le pH lorsqu’on s’intéresse à l’évolution chimique de l’eau réside dans le fait que le pH peut être affecté par les produits chimiques présents ou ajouté à l’eau. De plus, le pH de l’eau aura un impact sur la solubilité et la disponibilité biologique des constituants chimique de celle-ci.
La température
La température est une mesure du chaud ou du froid qui s’exprime grâce à des échelles arbitraire. Ces échelles peuvent être en degré Celsius, Fahrenheit ou Kelvin. Dans le milieu du traitement d’eau, c’est seulement les degrés Celsius et Fahrenheit qui sont utilisés.
Les degrés Celsius
Cette échelle est basée sur un point de congélation de l’eau de 0°C et d’un point d’ébullition de 100°C. L’échelle de température en degré Celsius est la plus répandue et utilisée. On l’utilise notamment au Canada, en Europe et pratiquement partout dans le monde, sauf aux États-Unis.
Les degrrés Fahrenheit
L’échelle de température en degré Fahrenheit est elle aussi basée sur deux points clés : la congélation et l’ébullition de l’eau. Dans l’échelle en Fahrenheit, le point de congélation de l’eau est de 32°F alors que le point d’ébullition de celle-ci est de 212°F.
Comme préciser plus eau, c’est principalement aux États-Unis que cette échelle est utilisée.
Le poids et la masse
Le poids représente la force d’attraction gravitationnelle d’un objet. On exprime le poids de plusieurs manières. On retrouve deux systèmes pour exprimer le poids et la masse d’un objet : le système métrique & le système impérial.
Le système métrique
Ce système utilise le kilogramme comme unité de mesure. À l’origine, un gramme représentait la masse d’un centimètre cube d’eau. À des fins pratiques, des préfixes ont été ajoutés afin de simplifier l’expression des différentes masses.
Chartes partielles de l’échelle métrique du poids
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Milligramme |
0.000 001 kg |
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Gramme |
0.001 kg |
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Kilogramme |
1 kg |
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Tonne |
1000 kg |
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Megatonne |
1 000 000 kg |
- Cette liste n’est pas exhaustive puisque les préfixes permettant le fractionnement d’une donnée sont très variés, mais cela vous donne un aperçu intéressant.
Le système impérial
D’origine britannique, ce système de mesure utilise un très grand nombre de ramifications pour définir le poids d’un objet. Sans trop rentrer dans les détails, on retrouve notamment l’once, la livre et la tonne impériale.
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1 once |
0.0625 livre |
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1 livre |
1 livre = 16 onces |
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1 tonne |
2204.62 livres |
Volume
Le volume est une mesure qui prend en compte un espace occupé sous ses trois dimensions. Les unités de volume sont aussi reconnues comme étant la capacité d’un contenant quelconque. Bien qu’il y ait plusieurs méthodes pour désigner le volume, les plus répandues sont les suivants :
- Le litre;
- Le gallon; et
- Le mètre cube.
Chacune de ces mesures représente un volume quelconque qui peut être utilisé afin de définir une capacité ou un débité
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1 litre |
1 litre |
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1 gallon |
3.785 litres |
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1 mètre cube |
1000 litres |
Lorsqu’une mesure quelconque est utilisée pour définir un volume, c’est sous sa forme cubique qu’on la calcule. Pour reprendre le mètre cube en exemple, on calcule un mètre cube comme étant 1mètre x 1 mètre x 1 mètre.
Débit
Dans le milieu du traitement des eaux, on utilise les unités de capacité associée à une donnée temporelle afin de définir un débit. Un débit représente un volume quelconque qui s’écoule pour une unité de temps connue.
Les expressions de débit les plus répandues sont les suivantes :
- Litres/minutes ;
- Litres/heures.
- Gallons par minute;
- Gallons à l'heure ; et
- Gallons par jour.
Tableau de comparaison
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10 L/min |
14 400 litres par jour |
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10 L/hour |
240 litres par jour |
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10 gpm |
65 463.7 litres par jour |
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10 Gph |
908.5 litres par jour |
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10 gpd |
37.85 litres par jour |
Conductivité et résistivité
La conductivité de l’eau représente la capacité de celle-ci à conduire un courant électrique. Il est important de préciser qu’à son état pur, l’eau ne conduit pas l’électricité. Pour présenter la qualité de conducteurs, l’eau doit posséder des cations et des anions quelconques qui permettront le transfert d’énergie.
L’unité de mesure utilisée pour exprimer la conductivité d’un échantillon d’eau est le Siemens par centimètre (S/cm) ou le microsiemens par centimètres (µs/cm). L’expression µs/cm peut être exprimée en ppm afin de rendre sa compréhension plus simple.
La résistivité d’un matériel est sa caractéristique à résister à un courant électrique. Comme nous l’avons abordé plus haut, l’électricité est conduite grâce aux matières dissoutes dans l’eau, soit les ions (cations/anions). Cela signifie que plus la résistance d’un échantillon d’eau est élevée, plus elle est pure puisque l’eau pure ne conduit pratiquement pas l’électricité.
L'interchangeabilité de la conductivité et la résistivité
Lorsqu’on parle d’interchangeabilité, on veut dire que les deux concepts peuvent être utilisés pour définir la capacité ou non à conduire l’électricité. Par exemple, l’eau ultra pure, à 25°C, présente ces caractéristiques
- Resistivité: ~ 18.2 MΩ × cm.
- Conductivité: ~0.055 µs/cm
Ces deux mesures représentent la même capacité de conductivité/résistivité de l’eau.
Bref, même si la résistivité peut être utilisée pour exprimer la capacité de l’eau à conduire un courant électrique, c’est généralement la conductivité et les microsiemens qui sont utilisés.
- Pour en apprendre plus sur la conductivité et les techniques d’extraction de celle-ci, consultez cet article : « Comment diminuer la conductivité de votre eau ».
Dureté
La dureté de l’eau est une caractéristique qui représente sa concentration en minéraux. Lorsque cette concentration est faible, on qualifiera l’eau comme étant douce. CE qui signifie que plus il y a une forte concentration en minéraux dans l’eau, plus elle est dure. Sans être exhaustif, les minéraux les plus communément retrouvés comme source de dureté sont le calcium et le magnésium.
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Eau douce |
Eau moyennement dure |
Eau dure |
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0 – 60 ppm |
60 – 120 ppm |
120 – 180 ppm |
On exprime la dureté de l’eau de plusieurs manières. Comme on l’aperçoit dans le tableau ci-haut, on peut exprimer la dureté en partie par million de CaCO3. Ces résultats peuvent être obtenus grâce au procédé de titration et une cartouche EDTA.
On peut aussi utiliser le grain par gallon (GPG) pour définir la dureté d’un échantillon d’eau. Les grains par gallon représentent la quantité de grain de carbonate de calcium dissout dans un gallon d’eau (3.785litres).
- À noter qu’un grain représente 64.8 milligrammes de CaCO3.
Finalement, il peut arriver que le milliéquivalent soit utilisé. On exprime généralement les milliéquivalents grâce à l’expression suivante : mEq/l. Le milliéquivalent consiste en un millième de l’équivalent du fluide dans lequel sont dissouts les minéraux. C’est donc une méthode de définir la concentration de dureté en prenant en compte la masse moléculaire des minéraux et de l’eau.
Les équivalences
Les équivalences entre les différentes expressions de dureté permettent de mieux comprendre les différences entre chacune d’entre elles. Le principe d’équivalence est simple, c’est ce qui nous permet de passer d’une expression à l’autre.
Il est important de préciser que les changements dans l’eau auront un impact sur les équivalences. Par exemple, l’eau douce présente une équivalence de 1mg/l à 1ppm. Cela est dû au fait que sa gravité spécifique est de 1.
- La gravité spécifique représente la densité d’une substance par rapport à la densité de l’eau lorsque les deux matières sont à la même température.
Toutefois, lorsque des matières se dissolvent dans l’eau ou que l’eau change de température, sa gravité spécifique change aussi. Ce qui fait que les équivalences ne sont plus de 1 pour 1. Lorsque la gravité spécifique de la solution n’est pas de 1, il faut utiliser les méthodes suivantes pour définir les équivalences :
- Ppm en masse = mg/L / densité
- % en masse = mg/L / (10 000*densités)
Pour la conversion de mg/L à mEq/L pour un ion, il faut connaître la concentration en mg/L, la masse atomique de l’ion et sa valence. Une fois ces paramètres connus, il faut utiliser cette équation pour identifier l’équivalence :
- mEq/L = (mg/L)(Valence)/ (masse atomique)
Petite précision, l’eau devrait être électrochimiquement neutre et c’est grâce aux données exprimées en mEq/L que l’on peut identifier les différentes concentrations d’ions présents dans un échantillon d’eau.
Conclusion
Évidemment, il existe bien d’autres termes relatifs au traitement d’eau et les explications dans cet article sont de surface. En revanche, à l’aide des informations qui ont été présentées ci-haut, vous serez en mesure de mieux comprendre le jargon communicationnel des experts en traitement d’eau.
D’ici là, nous espérons que ces informations vous seront utiles et si vous avez d’autres questions, n’hésitez pas à nous écrire et il nous fera plaisir de répondre à vos interrogations.