ÉTUDE EXPÉRIMENTALE

S 4. APPAREILS POUR L’ANALYSE INDUSTRIELLE ET POUR L’ANALYSE SCIENTIFIQUE

a) APPARËILS POUR L’ANALYSE INDUSTRIELLE

La détermination de la composition des gaz dans l’industrie est de plus en plus nécessaire pour la conduite des appareils producteurs de chaleur, afin d'utiliser aussi complètement que possible les calories fournies par les divers combustibles.

C'est pourquoi on a cherché à perfectionner les procédés d'analyse pour rendre les résultats plus exacts, tout en conservant, ce qui est nécessaire, la simplicité des méthodes.

Il ne faut pas perdre de vue, en effet, que les appareils doivent être transportables et doivent être maniés par des contremaîtres ou même par des ouvriers. [l ne faut donc pas leur demander une très grande précision, qui, d’ailleurs, serait souvent illusoire.

Depuis quelques années, et surtout en Allemagne, on a compliqué les appareils existants, sous prétexte d'arriver à plus d'exactitude. C'était une erreur, car, pour les analyses industrielles, 1l n'y a presque rien à modifier aux appareils d'OrsaT et de VIGxon.

Le principe de tous les appareils employés actuellement est l'appareil d'Orsar.

Appareil Orsat — Cet appareil étant connu, je ne le décrirai pas. Je dirai seulement qu’on lui a fait subir de nombreuses modifications portant, les unes, sur le remplacement des robinets en verre par des robinets en métal ou en caoutchouc; les autres,

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par la forme de la rampe raccordant les laveurs au mesureur, et sur celle des tubes à absorption.

De plus, les plus nombreux efforts ont été faits pour augmenter la vitesse de l'absorption. Comme je l'ai dit, page 4, le meilleur moyen de parvenir à ce résultat, est de faire barboter le gaz en très fines bulles dans la solution.

On est arrivé! à ce résultat en munissant le laveur d’un robinet à trois voies dont une forme est donnée par la figure n° 3. Ces robinets compliquant encore les manipulations, on a cherché à produire automatiquement ce barbotage. Deux appareils seulement, ceux de KLEINE et de Preuss, permettent d'obtenir ce résultat. Ils n’ont que l'inconvénient d’être difficiles à construire et partant très coûteux. Fré+,

PREMIER PERFECTIONNEMENT. — Pour remplacer ces appareils d'absorption, j'en ai construit un qui est, comme on peut voir, relativement simple et facile à construire?

(fig. 4 et 5). Il fonctionne de la manière suivante (fig. 5) : en envoyant le gaz du mesureur dans le laveur, les soupapes 1 et 2 sont abaissées. 1 livre passage au gaz qui arrive par le tube { et qui est obligé de traverser la solution, puis se trouve en contact avec des morceaux de verre, imprégnés de réactif, qui servent à compléter l'absorption. En aspirant le

1 Reidiger, Journal für Gasbeleuchtung, 1903, p. 531.

Bendemann, id., 1906, p. 853. FIG. 4. Fic. 5.

Hahn, id., 1906, p. 367.

Hanküs, Sfahl und Eïisen, 1903, p. 261.

Nowicki, OÆŒEsterreicher Zeitschrift für Berg. u. Huttenwesen, 1905.

2 E. Mauguin, Annales de Chimie analytique, 1914, p. 219.

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gaz ainsi lavé, la soupape 2 est soulevée, le liquide qui la recouvre va dans le tube #, et le réactif montant toujours, soulève finalement la soupape 1 et ferme la communication entre le laveur et le mesureur.

Cet appareil possède les avantages suivants :

1° Il accélère notablement la vitesse de l'absorption du gaz;

2° Il ramène le réactif du laveur à une hauteur toujours rigoureusement la même ;

3° Il empêche l'entrée du réactif dans la rampe de l'appareil.

4° Il abrège la durée de l'analyse.

Le seul moyen d'augmenter l'exactitude de l'analyse, avec les appareils ordinairement employés dans l’industrie, est d'éliminer les espaces nuisibles de l'appareil.

En effet, il est évident que si l’on mesure 100 centimètres cubes de gaz et que les espaces nuisibles (espaces formés par les tubes réunissant les différentes parties de l'appareil) occupent un volume de 2 centimètres cubes, on ne fera plus l’analyse de 100 centimètres cubes de gaz, mais bien de 100 + 2.

On conçoit aisément que le meilleur moyen d'éliminer ces espaces est de les garnir. Cette opération n’est pas possible sans employer une autre forme de rampe dans l'appareil.

DEUXIÈME PERFECTIONNEMENT. — J'ai construit un appareil (figure n° 6), dans lequel l'élimination de ces espaces nuisibles est très facile et pratique, grâce à l'emploi de robinets à trois voies à écartement symétrique.

Il est composé : 1° d’un mesureur M, relié à F#, flacon pression à eau, par un tube en caoutchouc; 2° de trois tubes à absorptions, décrits page 35 et reliés entre eux et au mesureur à l’aide de robinets à trois voies R?, R*, R', qui sont raccordés ensemble à l’aide de morceaux de tubes en caoutchouc.

Pour faire une analyse, on opère de la façon suivante : en soulevant F et tournant R! dans la position P#, on remplit le mesureur avec l'eau salée et on ferme S. On met R# dans la position P#, puis R? et R!, comme P* et P?; on ouvre S et abaisseF,

(1) F, flacon pression, n'est pas représenté sur la fig. n° 6 (voir fig. 7).

le réactif du laboratoire 1 est aspiré jusqu’à la hauteur de S! et ne peut aller plus loin. On met alors R? dans la position P1, puis on emplit à nouveau le mesureur avec l’eau et on fait monter jusqu'en $, S le liquide des laveurs > et 3, par des manœuvres analogues, Lorsque les trois laveurs sont garnis avec le réactif, on garnit les espaces nuisibles entre R!et R'avec de l’eau salée; il suffit, pour cela, de faire mettre les robinets R!,R2, R5, R‘ dans la position P!; on soulève F jusqu'à ce que l’eau arrive dans le petit entonnoir E ; on place alors le robinet R' dans la position P#.

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On réunit alors R! par le tube 2 ; également rempli d’eau, avec le récipient contenant le gaz à analyser, puis on abaisse F et on remplit M avec le gaz, dont on mesure 100 centimètres cubes, puis on met R! dans la position P?.

Pour absorber l'acide carbonique du gaz, on soulève F et tourne lentement R‘ pour le rapprocher de la position P!, de façon à chasser en E l’eau salée comprise entre R'! et R?; on place alors R? dans la position P5, le gaz est alors obligé de traverser le réactif du laveur ; lorsqu'il y est tout introduit, on abaisse F et le réactif chasse le gaz lavé et revient à la hauteur de S!; on répète une deuxième fois cette manipulation pour bien absorber le gaz carbonique, puis, lorsque le laveur est bien rempli, on met R°

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dans la position P1, et en tournant légèrement R*, on laisse couler un peu d'eau contenue en E pour chasser le gaz de la rampe; on amène alors le niveau de l’eau du réservoir F à la hauteur de celle du mesureur et on lit le nouveau volume; la différence avec 100 donne l'acide carbonique.

Pour absorber l'oxygène ou l’oxyde de carbone, les manipulations sont rigoureusement les mêmes.

Les appareils d’OrsAT ne peuvent être employés que lorsqu'une grossière approximation est suffisante pour l’oxyde de carbone, parce que les résultats qu’on obtient pour ce gaz sont toujours erronés, même en employant deux pipettes à chlorure cuivreux pour l’absorber. Ils ne permettent d'obtenir que trois résultats : acide carbonique, oxygène, oxyde de carbone.

Il est donc nécessaire de pouvoir doser, en même temps que ces gaz, l'hydrogène, le méthane et l’azote.

Comme il est absolument certain que le dosage de l’oxyde de carbone par le chlorure cuivreux donne des résultats erronés, et que l’erreur est reportée sur le méthane qui devient d’autant plus fort que l’oxyde de carbone est plus mal absorbé, il est donc essentiel, pour déterminer le méthane, l'hydrogène et l’oxyde de carbone, de brûler ces trois gaz avec l'oxygène et de calculer les résultats à l’aide d'équations eudiométriques.

Appareil Vignon. -- M. le professeur L. Vignox créa, le premier, un appareil qui permet de faire ce genre de combustion.

Son appareil n’est autre chose qu'un appareil d'OrsAT dans lequel le laveur à chlorure cuivreux est remplacé par un eudiomètre. Comme dans l’appareil d’Orsar, l'influence des espaces nuisibles sur l'exactitude de l'analyse n’est pas négligeable. Le procédé de combustion qui y est employé possède les avantages et les inconvénients de la méthode par explosion (voir p. 11 à 12).

Les dosages de l'acide carbonique et de l'oxygène, avec cet appareil, se font de la même façon qu'avec celui d'Orsar.

Après absorption de ces deux gaz, on conserve 30 centimètres cubes du gaz résiduel, on l'additionne de 70 centimètres cubes d'oxygène pur, et on l’envoie par fraction dans l’eudiomètre et on le fait détoner. Après combustion, on détermine la contraction,

1 > 9 * 1 \ « l'acide carbonique formé, on absorbe l'oxygène en excès et on

obtient ainsi l'azote du gaz. Ces trois résultats permettent de cal-

9 g , Gr culer CO, H?, CH“, N? contenus dans le mélange gazeux privé d'acide carbonique et d'oxygène.

PERFECTIONNEMENT. — Les modifications que j'ai apportées à l'appareil Viaxon sont les suivantes :

1° Elimination des espaces nuisibles en changeant la forme de la rampe.

2° Remplacement de l’eudiomètre par une pipette à combustion

avec spirale de platine que l’on porte à l'incandescence à l'aide d'un courant électrique, Ce mode de combustion est préférable à la méthode à l'explosion, parce qu'il permet plus rapidement d'arriver au résultat cherché.

3° Augmentation de la vitesse d'absorption des gaz en employant mes laveurs à fonctionnement automatique (voir p. 35).

Avec ces modifications, j'ai obtenu l'appareil représenté par la figure #. Il est semblable à celui que j'ai décrit (p. 36), avec cette seule différence que le laveur à chlorure cuivreux y est remplacé par une pipette à combustion. On fait le dosage de l'acide carbonique et de l'oxygène en opérant exactement comme avec l'appareil précédent. Il reste alors dans le mesureur un volume V du

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gaz contenant donc l’oxyde de carbone, l'hydrogène et le méthane; on rejette une partie de ce gaz et on n’en conserve qu’un nouveau volume v de 30 ou 4o centimètres cubes. Par le tube 2, on introduit 6o ou 70 centimètres cubes d'oxygène pur, dont on a déterminé préalablement le résidu 7 laissé par 100 centimètres cubes après lavage à l'hydrosulfite et au pyrogallol (voir p. 17 et 18). On envoie alors le mélange ainsi obtenu dans la pipette à combustion. La combustion terminée, on ramène le gaz dans le mesureur, on garnit la rampe avec l’eau salée, puis on détermine la contraction K, l'acide carbonique n formé par la combustion absorbe l'oxygène en excès et on note le résidu R ainsi obtenu.

Les volumes du méthane, de l'hydrogène, de l’oxyde de carbone et de l’azote se calculent à l’aide des équations suivantes :

Azote — R — r,(r, est le résidu laissé par le volume d'oxygène employé pour la combustion et tiré de r!).

Hydrogène — V'— n (V' est égal à v, moins le volume d'azote trouvé ci-dessus).

Mathane eee NE nr Te.

Oxyde de carbone — Les ne

Les chiffres ainsi obtenus devront être multipliés par un coefficient Q pour être ramenés au volume V, de manière à avoir le pourcentage de tous les gaz du mélange primitif :