Estimation de nitrate, nitrite et autres composés à partir de spectres ultraviolets, pour l'agroalimentaire et les eaux résiduaires

par Hoai Nam Pham

Thèse de doctorat en Génie des procédés industriels et développement durable

Sous la direction de André Pauss.

Soutenue en 2008

à Compiègne .

mots clés

• Identification spectrale
• Mesure en ligne
• Agroalimentaire
• Eaux résiduaires
• Nitrates
• Nitrites
• Spectrophotométrie
• Spectres ultraviolets
• Légumes -- Teneur en nitrates
• Eaux usées -- Teneur en nitrates

Résumé

Les teneurs en nitrates, nitrites et d'autres ions peuvent être estimées par spectrophotométrie UV dans les eaux usées et dans les légumes pour le contrôle de procédé, ainsi que pour la surveillance in situ. La méthode est basée sur l'identification spectrale: le spectre UV d'un échantillon est considéré comme une combinaison linéaire de spectres de référence. L'identification de spectres UV de solutions aqueuses peut discriminer le nitrite du nitrate, dans la gamme de 0,5 à 5 mg-N/L, et ce même en présence de chlorure, jusqu'à 100 mg/L et de bicarbonate, jusqu'à 200 mg/L. Les essais dans différentes conditions réelles au SIAAP montrent que cette méthode peut être utilisée pour la surveillance en ligne dans la station d'épuration traitant les eaux de Paris. Plusieurs légumes frais ainsi que les épinards congelés ont été testés. La teneur en nitrates varie de 377 à 3240 mg/kg de légumes frais, et de 545 à 1190 mg/kg d'épinards surgelés. Les ajouts dosés de nitrate montrent l'exactitude de la méthode, avec des récupérations de 91 à 99 % du nitrate ajouté. Les essais de validation effectués sur un site industriel ont montré le potentiel de la méthode d'identification spectrale. Cette méthode n'exige presque pas de consommable, est très rapide et quantitative, avec une maintenance facile et peu onéreuse. Le logiciel d'identification UV-Pro utilisé a toujours montré des résultats analogues à ceux obtenus par PLS ou PCR, il est basé sur des méthodes de résolution analogues. Les perspectives de ce travail sont l'utilisation des méthodes d'identification non linéaires et l'ajout d'autres méthodes de détection pour élargir les potentialités de la spectrophotométrie UV.

Titre traduit

Estimation of nitrate, nitrite and others compounds in wastewaters and vegetables, based on identification of UV spectra

Résumé

Contents of nitrate, nitrite and some others ions can be estimated by UV spectrophotometry in wastewater also in vegetables for processing control as well as for in-situ monitoring. The method is based on the spectral identification: UV spectrum of a sample is considered as a linear combination of absorption spectra, named reference spectra. Mathematical identification of UV spectra can discriminate nitrite from nitrate, in the range of 0. 5 to 5 mg-N/L, even in presence of up to 100 mg/L chloride and up to 200 mg/L bicarbonate. The tests in different real conditions show that this method can be used for on-line monitoring in the Wastewater Treatment Plant of Paris. Several fresh vegetables as well as frozen spinaches have been tested. The nitrate content varied from 377 to 3240 mg/kg of fresh vegetables, and 545 to 1190 mg/kg of frozen spinach. The recovery of added nitrate ranged from 91 to 99%. The validation tests carried out in one industry showed the potentiality of the method of spectral identification. This method does not require almost any consumable, is quantitative and very fast reading with easy and low maintenance. The UV-Pro software identification used during this thesis has always shown similar results to those obtained by PLS or PCR, it is based on considerations and methods similar resolution. The prospects of this work will be the use of non-linear methods of identification and the use of complementary methods to expand the potential of UV spectrophotometry.