Eléments d'interprétation des potentiels d'électrodes en platine dans les traitements biologiques

International audienceThe zero current potential of a platinum electrode in a biological medium (wastewater, activated sludge) is strongly dependent on the surface characteristics of the metal. It is also influenced by pH (probably Pt/PtO system), dissolved oxygen (O2/OH (-) system), and ionic forms of nitrogen (NO2(-)/NH4(+) and NO3(-)/NO2(-) systems). The experimental values of the coefficients relating the stabilized potential of a platinum electrode to the logarithm of the concentration of the elements under consideration (Nernst equations) are significantly different from the thermodynamic coefficients corresponding to each reaction. The platinum is thus not in equilibrium with the dissolved redox reactants and is likely subject to mixed potentials in which the adsorbed components play an important role.Le potentiel de courant zéro d'une électrode en platine dans un milieu biologique (eaux usées, boues activées) dépend fortement des caractéristiques de surface du métal. Il est également influencé par le pH (probablement le système Pt/PtO), l'oxygène dissous (système O2/OH (-)) et les formes ioniques de l'azote (NO2 (-)/NH4 (+) et systèmes NO3(-)/NO2(-). Les valeurs expérimentales des coefficients établissant une relation entre le potentiel stabilisé d'une électrode en platine et le logarithme de la concentration des éléments en question (équations de Nernst) sont sensiblement différentes des coefficients thermodynamiques correspondant à chaque réaction. Le platine n'est par conséquent pas en équilibre avec les réactifs redox et il est susceptible d'être soumis à des potentiels mixtes dans lesquels les composants absorbés jouent un rôle important

Modified platinum electrodes: electrochemical characteristics and behaviour in activated sludge

Polished platinum electrodes were coated with platinum black and/or with polymers (Nafion, polyurethane) to accelerate the electron transfer rate to the metal-solution interface and/or to constitute a protection barrier for the metal against neutral or anionic contaminants present in wastewater. The modified electrodes were electrochimically characterized (surface roughness and exchange current density) and their behaviour in activated sludge was studied. A platinum black deposit increases the roughness and the exchange current density. However, the response of these electrodes in an anoxic environment is very slow. A Nafion film provides a partial protection against contaminants thus increasing electrode response reproductibility. A polyurethane film has no apparent protective effect. / Des électrodes de platine polies ont été recouvertes de noir de platine et/ou avec des polymères organiques (Nafion, polyuréthane) pour accélérer les vitesses de transfert d'électrons vers l'interface métal/solution et/ou pour constituer une protection pour le métal contre la présence des contaminants anioniques ou neutres dans l'eau résiduaire. On a caractérisé l'électrochimie des électrodes (rugosité de surface et densité des courants d'échange) et on a étudié leur comportement dans les boues activées. Un dépôt de noir de platine accroît la rugosité et la densité du courant d'échange ; cependant, la réponse de ces électrodes est très lente dans un environnement anoxique. Un film de Nafion procure une protection partielle contre les contaminants, augmentant ainsi la reproductibilité des réponses. Un film de polyuréthane n'a apparemment pas d'effet protecteur

Electrodes de platine modifiées : caractéristiques électrochimiques et comportement dans les boues activées

International audiencePolished platinum electrodes were coated with platinum black and/or with polymers (Nafion, polyurethane) to accelerate the electron transfer rate to the metal-solution interface and/or to constitute a protection barrier for the metal against neutral or anionic contaminants present in wastewater. The modified electrodes were electrochimically characterized (surface roughness and exchange current density) and their behaviour in activated sludge was studied. A platinum black deposit increases the roughness and the exchange current density. However, the response of these electrodes in an anoxic environment is very slow. A Nafion film provides a partial protection against contaminants thus increasing electrode response reproductibility. A polyurethane film has no apparent protective effect.Des électrodes de platine polies ont été recouvertes de noir de platine et/ou avec des polymères organiques (Nafion, polyuréthane) pour accélérer les vitesses de transfert d'électrons vers l'interface métal/solution et/ou pour constituer une protection pour le métal contre la présence des contaminants anioniques ou neutres dans l'eau résiduaire. On a caractérisé l'électrochimie des électrodes (rugosité de surface et densité des courants d'échange) et on a étudié leur comportement dans les boues activées. Un dépôt de noir de platine accroît la rugosité et la densité du courant d'échange ; cependant, la réponse de ces électrodes est très lente dans un environnement anoxique. Un film de Nafion procure une protection partielle contre les contaminants, augmentant ainsi la reproductibilité des réponses. Un film de polyuréthane n'a apparemment pas d'effet protecteur

Comparaison des réponses d'électrodes en or et en platine dans les boues activées

International audienceGold and platinum were compared to ascertain how they expressed a stabilized potential in activated sludge. The comparison was based on electrochimical determination of the electron transfer rate (i.e. equilibrium exchange current density) and recording of potentials against time. When both metals are treated in the same way, platinum gives equilibrium exchange current densities approx. 10 times higher than gold, both in aerated activated sludge and in treated water. For platinum, the equilibrium exchange current densities range from 0.1 to 0.25 µA/cm2 immediately after polishing and decrease during prolonged contact with activated sludge subjected to alternating aeration/anoxia sequences. The lower kinetics of electron transfer on gold go together with significant differences in response : - In an aerobic medium a gold electrode potential is lower tha that of a platinum electrode. In a strongly anaerobic medium, the reverse is true. Consequently, the amplitude of the potential variation between aerobic and anaerobic media is smaller for gold than for platinum. - The slopes of the linear relationships between potential and pH or potential and the logarithm of the dissolved oxygen concentration are two or three times greater for platinum than for gold.L'or et le platine ont été comparés pour vérifier comme ils exprimaient un potentiel stabilisé des boues activées. La comparaison était basée sur la détermination électrochimique du taux de transfert des électrons (ex : densité de courant d'échange d'équilibre) et l'enregistrement des potentiels sur la durée. Quand les deux métaux sont traités de la même manière, le platine donne des densités de courant d'échange d'équilibre environ 10 fois supérieures à celles de l'or, les deux dans les boues activées aérées et l'eau traitée. Pour le platine, les densités de courant d'échange d'équilibre sont comprises entre 0,1 et 0,25 µA/cm2 immédiatement après polissage et baissent pendant un contact prolongé avec des boues activées en fonction des séquences d'aération/anoxie alternées. La cinétique plus faible du transfert des électrons sur l'or va de pair avec des différences de réaction significatives : dans un milieu aérobie, le potentiel d'une électrode en or est inférieur à celui d'une électrode en platine. Par conséquent, l'amplitude de la variation du potentiel entre les milieux aérobie et anaérobie est plus réduite pour l'or que pour le platine. Les pentes des relations linéaires entre le potentiel et le pH ou le potentiel et le logarithme de la concentration en oxygène dissout sont deux à trois fois supérieures pour le platine que pour l'or

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