TDS, TDSmètre

Il existe de nombreuses méthodes pour caractériser la salinité de l’eau de mer. L’une d’entre-elles consiste à mesure le total des solides dissous dans l’eau, une notion un peu mystérieuse au regard des aquariophiles qui se demandent comment leur petit boitier magique peut bien détecter des solides, aussi dissous soient-ils, et ce qui se cache derrière ce sigle.       

1. Le TDS

La méthode chimique classique pour déterminer le TDS consiste à évaporer à 180 °C le volume d’un échantillon sous conditions strictes jusqu’à dessèchement complet,. Le poids du résidu détermine le TDS. C’est la meilleure méthode, mais le procédé est très long. En aquariophilie on lui préfère une mesure de conductivité : l’électroconductivité (EC), ou bien le TDS (Total dissolved solids) un indicateur d’impureté. Le TDS est la concentration en ppm (parties par million) ou mg/l des particules minérales (non organiques) dissoutes dans l’eau. Il s’agit des sels, minéraux, dissous dans l’eau, bref à peu près tout ce qui n’est pas de l’eau H₂O.

2. Mesure du TDS par conductivité

2.1. Principe de mesure

L’essentiel des solides contenus dans l’eau douce sont issus de la pluie, des fontes glacières, du ruissellement et du lessivage des sols. On y trouve des éléments naturels et des résidus de pollutions de tous ordres. Parmi les constituants chimiques courants on trouve : calcium, phosphates, nitrates, sodium, potassium, chlorure… Des molécules constituées d’atomes chargés électriquement : des ions. Les cations sont chargés positivement et les anions négativement.
Si on crée une différence de potentiel (tension électrique) entre deux électrodes, les ions s’y déplaceront, les cations dans un sens et les anions dans l’autre, en créant un champ électrique dont on peut mesure la conductivité. Ce principe est celui de n’importe quel conductimètre, mais qu’est ce qui les différencie ?

2.2. TDSmètre ou conductimètre ?

Le TDSmètre mesure une conductivité, c’est une alternative plus rapide et plus facile que l’analyse chimique. Il transpose cette valeur en TDS. Cet appareil se démarque du conductimètre par une électronique moins sophistiquée. La contrepartie de cette simplification est que son utilisation n’est possible que dans des conditions strictes, moins étendues que celle d’un conductimètre :

• La conductivité ne doit être due qu’à une majorité de solides dissous,
• La nature des composants ioniques doit être celle pour lequel le capteur, avec ses caractéristiques propres, a été prévu.
• Le TDS étant une électroconductivité, il varie selon la température qui doit être prise en compte.

Alors, le TDSmètre peut estimer correctement une concentration d’impuretés suivant une courbe préétablie. Cela vaut pour l’eau douce naturelle ou traitée si la composition des échantillons ne varie que très légèrement. Par contre le TDSmètre n’est pas adapté à l’eau de mer.

On le comprend, le TDSmètre a l’avantage du coût contre moins de précision et de latitude.

2.3. Relation électroconductivité – TDS

Dans son étendue de mesure le TDS est lié à l’électroconductivité (EC) par un facteur de conversion k :

TDS (ppm) = EC (µS/cm) x k.

Ce facteur k varie selon la nature des ions (NaCl, KCl…) et de la charge ionique (quantité d’ions). Il augmente avec l’impureté de l’eau. Contrairement aux TDSmètres premiers prix, prévus pour une marge étroite de situations, les meilleurs TDSmètre corrigent ce facteur selon la valeur mesurée. Le facteur k oscille de 0,9 pour une eau très chargée ioniquement, à 0,64 pour une eau du réseau domestique et 0,5 pour une eau très pure telle que l’eau osmosée.

Pour l’eau osmosée : TDS (ppm) = EC (µS/cm) / 2.

2.4. TDS en aquariophilie récifale

Le TDSmètre est essentiellement utilisé pour mesurer un certain niveau de qualité de l’eau osmosée et de l’eau douce. La mesure de la salinité d’un aquarium marin est possible, mais elle est plus approximative que l’électroconductivité compte tenu de son imprécision en présence de nombreux ions, surtout quand l’équilibre ionique dévie de celui de l’eau de mer.

3. Le TDSmètre

3.1. Équipement

Le TDSmètre est, de par sa volontaire rusticité, destiné aux mesures sur terrain, en l’absence d’une grande exigence. Il peut lire des concentrations jusqu’à 1000 ppm avec une résolution de 1 ppm. Mais la relation n’étant  linéaire que pour les plus faibles valeurs, le coefficient k nécessite d’être ajusté selon l’eau testée au risque de générer une erreur supérieure à la mesure elle-même, jusqu’à 15 %. Un TDSmètre élaboré pour un grand spectre de valeurs intègre cette correction automatique du facteur k qui varie déjà entre une eau pure et ultra pure.

Les TDSmètres bon marché habituellement proposés pour l’aquariophilie sont certes destinés à vérifier des eaux douces et notamment l’efficacité de l’osmoseur. Mais ils ne disposent ni de correction du coefficient k, ni de compensation de température. Ce type de TDSmètre, s’il est prévu pour l’eau de consommation, affiche d’emblée une erreur de mesure lorsqu’il est plongé dans une eau osmosée, même après étalonnage. On le comprend, leur niveau d’exactitude est bien inférieur à celui d’un conductimètre 10 fois plus cher. Les exigences de l’aquariophile décideront seules s’il faut privilégier le conductimètre au TDSmètre.

Le TDSmètre est utilisé en aquariophilie récifale pour évaluer très grossièrement un niveau global de pureté de l’eau osmosée. Nous sommes d’accord, la valeur est entachée d’erreurs dues à l’imprécision de l’appareil et à sa dérive. Sachant qu’une membrane laisse passer de 2 à 5 % de polluants, soit 50000 µg/l de composants dont certains potentiellement toxiques, et que nous ne savons pas ce que retient la résine déionisante, le TDSmètre ne permet pas de détecter le niveau exact de pollution comme le fait un spectromètre type ICP.

Equipe d’une sonde pour vérifier l’eau en sortie de traitement, il peut en comporter une seconde à positionner entre la membrane et la résine. Cela permet de suivre à la foi la dérive due au colmatage de la membrane et celle due à la saturation de la résine. Le raccordement en ligne via deux tés à raccord rapide permet de laisser les sondes en place pour une lecture rapide.

Le TDSmètre dispose parfois d’une double gamme de mesure : de 0-9990 ppm avec une résolution de 10 ppm ou de 0 à 999 ppm avec une résolution de 1 ppm avec une précision de l’ordre de 2 % de la valeur mesurée.

3.2. Utilisation du TDSmètre

Dans le cadre d’une utilisation au contact d’eau pure, il n’y a pas a craindre de détérioration majeure. Plus généralement :

TDSmètre portatif

• Ne pas pas tremper l’appareil dans une eau chaude > 80 °C trop longtemps.
• Ne pas toucher les électrodes avec les doigts.
• Immerger les électrodes totalement dans la solution.
• Tapoter légèrement sur l’appareil afin d’éliminer les bulles d’air.
• Attendre 10 secondes que l’affichage se stabilise.
• Lire la mesure et procéder, si besoin, à la correction selon la notice d’emploi.
• Après usage, éteindre l’appareil et nettoyer les électrodes à l’eau osmosée.

TDSmètre en ligne

• Immerger les électrodes en l’absence d’air (sortie du système de filtration).

3.3. Étalonnage du TDSmètre

Certains TDSmètres sont étalonnés d’usine (autour de 340 ppm), peuvent être considérés fiable leur première année d’une utilisation régulière, seulement si cet étalonnage est cohérent avec le fluide testé. Tout comme les conductimètres, les TDSmètres peuvent dériver et donner de fausses valeurs, ils doivent être étalonnés quand l’écart est supérieur à 2 % de la valeur.

Ils s’ajustent avec une solution étalon TDS correspondant au facteur de conversion de l’appareil, sinon rectifier la conversion (TDS 342 ppm NaCl = TDS 362 ppm KCl = 700 µS/cm). En général, pour notre usage, il s’agit de chlorure de sodium NaCl. L’étalonnage doit se faire au plus proche de la valeur normalement mesurée et, pour certains appareils, en deux points. Pour l’eau osmosée de TDS 0 à 10 ppm choisir un étalon 50 ppm (ex. Solution étalon 50 ppm 21 °C Neo3plus), plus économique qu’un étalon 15 ppm de laboratoire. Pour une eau de ville de TDS 200 à 600 ppm, un étalon à 200 – 500 ppm permet d’obtenir une droite pour un ajustement réaliste.

L’ajustement s’obtient avec une vis de réglage ou automatiquement quand l’équipement reconnait la solution. Procéder selon la notice de l’appareil. la durée de vie d’un flacon ouvert est d’environ 1 an

En savoir plus

• Guide des mesures de conductivité Théorie et pratique sur la conductivité,

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