Régulation de pH (Projet C)

La régulation du pH

I. Objectif du projet :

Le projet consiste à réguler le pH d’une certaine solution (acide ou basique) en utilisant un programme Arduino. L’idée vient du problème du traitement des eaux qui est une étape primordiale avant de le rejeter dans l'environnement.

Le traitement de l'eau se manifeste par une réaction entre l'acide chlorhydrique (HCl) et le carbonate de sodium (Na2CO3), pour produire du chlorure de sodium (NaCl), du dioxyde de carbone (CO2), et de l'eau (H2O)=> Elimination des ions carbonate dans l'eau.

HCl+Na₂CO₃ ==> NaCl+CO2+H₂O

II.Description du projet:

HCl est stocké dans le réservoir 1, et Na2CO3 dans le réservoir 2

Lorsque l'interrupteur est allumé, la vanne 1 s'ouvre, permettant le versement de HCl dans le réservoir 3. Puis,

la vanne 1 se ferme après 3 secondes, et la vanne 2 s'ouvre, permettant le versement de Na2CO3 de dans le réservoir 3 durant 3 secondes.

Quand le niveau de mélange atteint 100 mL l’agitation commence.

L’agitation dure 5 secondes. Ainsi, le mélange réagit, formant davantage de NaCl, CO2, et H2O.

Un capteur de pH est accordé au milieu réactionnel.

Le capteur de pH se met en marche et il s’arrête lorsque la valeur pH atteint une valeur autour de 7.

Après la réaction, la vanne 3 s'ouvre et le vidange se fait dans le réservoir 4.

III. Matériel utilisé :

4 réservoirs en plastique (2 réservoirs pour l’acide et la base, un réacteur, et un tank).
3 électrovannes associées à des relais.
1 capteur de niveau
Une sonde de pH
Carte pH-mètre reliée à l’Arduino
2 solutions étalons
Un Arduino avec une plaque d’essai
Des files et des tuyaux en plastique
Interrupteur
Un support en bois
Une tige d’agitation associée à un moteur

IV. Les appareils utilisés :

Perceuse à colonne
Scie électrique
Des outils manuels ( pistolet à colle, perceuse, viceuse à main,…)
Imprimante 3D

V. Les étapes de construction :

Étape 1 : Construction du support
Nous avons utilisé 2 plaques en bois

Étape 2 : Mise en place des réservoirs
Nous avons fixé d’abord les 2 réservoirs des solutions acide et base. Ensuite, nous avons fixé
le réacteur et le tank en faisant des trous dans les petits plaques ajoutés. Enfin, nous avons fait des trous dans les réservoirs pour faire passer les tuyaux.

Étape 3 : Mise en place des électrovannes
Nous avons placé les électrovannes à la sortie des deux réservoirs ainsi que le réacteur.
Nous avons associé à ces dernières des relais.

Étape 4 : Impression de la tige
Nous avons fait le design de la tige en utilisant le logiciel Tinkercad, et ensuite nous avons
utilisé l'imprimante 3D. Enfin, nous avons relié la tige au moteur.

Étape 5 : Montage finale
Nous avons fait le montage total, nous avons relié les électrovannes, la sonde de pH,
l’indicateur de niveau avec la plaque d’essai et cette dernière avec Arduino auquel nous
avons associé le programme de régulation de pH.

VI.Principe de fonctionnement :

-L’électrovanne liée au réservoir de l’acide (HCl)s'ouvre quand l’interrupteur est ON, et donc
l’acide se verse le réacteur (réservoir 3).

-Aprés 3 secondes, l’électrovanne liée au réservoir de Na2CO3 s'ouvre, et donc
la base se verse dans réacteur (réservoir 3).
-La valeur de pH est mesurée par la sonde de pH.

-Après 5 secondes de l’agitation et la valeur de pH s’affiche au fur et à mesure dans l’afficheur.
-Dès que la valeur de pH atteint 7 , l’électrovanne liée au réacteur s’ouvre pour la vidange dans le tank.
-Le niveau de remplissage de tank est indiqué par un capteur de niveau.

Pour bien illustrer l’idée du projet, nous avons réalisé ce schéma explicatif :

VII. Illustrations du projet

VIII. Le code Arduino