Détermination de la masse volumique effective des particules composant un aérosol hétérogène

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Françoise Samson
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1 étrmintion d l mss volumiqu fftiv ds rtiuls omosnt un érosol hétérogèn P. wll, F.-X. Ouf 1, S. Pontru 1, F. Gnsdrs 1, J. Vndl 1, J.-M. Wulrss, P. Hrvé 3 & G. obrt 4 1 Institut d Rdiorottion t d Sûrté Nuléir SU/SERAC : Srvi d Etuds t d Rhrhs n Aérodisrsion ds ollunts t n Confinnt Commissrit à l Enrgi Atomiqu - EN/ANS/PC/SCP : Srvi d Chimi Physiqu 3 Lbortoir d Enrgétiqu t d Eonomi d Enrgi, Univrsité Pris Oust Nntrr L éfns 4 AREVA NC - irtion Thniqu, Businss Unit Vloristion 5 è Congrès Frnçis sur ls Aérosols, 13 jnvir 010, Pris

2 Introdution Crtéristion d un érosol hétérogèn : différnts moyns métrologiqus Till ds rtiuls Ex : mis n œuvr d lusiurs grnulomètrs our ouvrir un lrg gm d till v un bonn résolution Étblissnt d distributions grnulométriqus n nombr ou n mss Morhologi ds rtiuls Morhologi globl : Ex : rélèvnt t nlyss n mirosoi éltroniqu (MET MEB Morhologi ds rtiuls n fontion d lur till : Ex : rélèvnt v un imtur bss rssion t nlys ds ltux n mirosoi Comosition himiqu ds rtiuls Ex : oulr l nlys n mirosoi éltroniqu à un nlys ES (nlys éléntir rtiul r rtiul

3 Introdution Alition à l érosol issu d l bltion r lsr d un intur istributions grnulométriqus n nombr istribution grnulométriqu mssiqu Morhologi globl t omosition himiqu Morhologi n fontion d l till 3

4 Introdution istributions grnulométriqus n nombr Morhologi globl nnortiuls rtiuls submironiqus EEPS 50 nm 700 nm grégts 10-0 nm AEROSIZER rtiuls shériqus Comosition himiqu grégts : omosés mjoritirnt d C rtiuls shériqus : omosés mjoritirnt d Ti 4

5 Introdution istribution grnulométriqu mssiqu Morhologi ds rtiuls n fontion d lur till Nnortiuls rbonés grégés rtiuls submironiqus shériqus d TiO EEPS 50 nm 700 nm 10-0 nm AEROSIZER 5

6 Introdution Crtéristion d un érosol hétérogèn : détrmintion d l mss volumiqu fftiv ρ ds rtiuls Buou d surs différnts à fftur our rtérisr omlètnt un érosol hétérogèn Proosition : détrmintion d l mss volumiqu fftiv ds rtiuls Pr tt sul détrmintion, obtntion d lusiurs informtions sur l érosol Morhologi ds rtiuls : Prtiuls omts non oruss : s d évolution d ρ v lur dimètr Agrégts : ρ diminu qund lur dimètr ugnt Ntur himiqu ds rtiuls r l vlur d ρ détrminé Convrsion ds distributions grnulométriqus n nombr n distributions grnulométriqus π mssiqus 3 m ρ 6 Prtiuls shériqus d OS Agrégts d ombustion Ouf t l., 005 6

7 Introdution Sommir d l résnttion I Prini d l détrmintion d l mss volumiqu fftiv d un rtiul II isositif xérintl III Résultts IV Conlusions t rstivs 7

8 I Prini d l détrmintion d d ρ étrmintion d l mss volumiqu fftiv d un rtiul : sur n séri d son dimètr d mobilité éltriqu t d son dimètr érodynmiqu C imètr érodynmiqu [ C ( m ] 3 [ C ( ] 3 ρ ( ρ 0 C ( ρ ( 3 C X Mss volumiqu fftiv imètr d mobilité éltriqu ρ 3 [ C ( m ] ρ C ( 3 3 [ C ( ] X C ( ρ 0 ρ f ( f ( NB : Pour ds rtiuls omts non oruss ( X 1, ρ ρ Méthod rosnt sur l roh dévloé r Vn Gulijk t l. (004 Présnt étud bsé sur ls trvux initiés r Ouf (006 our l érosol d inndi Alition à l érosol hétérogèn issu d l bltion r lsr d un intur 8

9 II isositif xérintl Anlysur d mobilité éltriqu (MA Anlysur inrtil : ELPI ou AEROSIZER 9

10 III Résultts Msurs v l montg «lssiqu» : MA v imtur t ELPI MA : séltion d différnts - our hqu séltionné sur l MA, obtntion sur l ELPI d un distribution grnulométriqu n nombr ( réons d l ELPI : distribution monomodl our l lul d ρ, hoisi mod d l distribution justé r un loi lognorml ρ C C ( ( ρ 0 ρ f ( f ( 10

11 III Résultts Msurs v l montg «lssiqu» : MA v imtur t ELPI ρ(rtiuls rimirs rltivnt roh d ρ(rbon grégts rbonés ρ f ( Aérosol d bltion rtiuls dont ρ évolu n fontion d lur dimètr ntr,8 t 0, g/m 3 slon un loi uissn résultt rtéristiqu d grégts Mss volumiqu fftiv ds rtiuls v l montg «lssiqu» : 1 oultion d l érosol d bltion idntifié grégts rbonés 11

12 III Résultts Msurs v l montg : MA sns imtur t ELPI Prtiuls shériqus submironiqus d TiO : non idntifiés v l montg «lssiqu» MA v imtur + ELPI Cs rtiuls : un d l ordr d 700 nm l lurt sont rrêtés dns l imtur n ntré du MA Rélistion d surs v l MA sns imtur t l ELPI réons d l ELPI : distribution bimodl 1 r mod : grégts rbonés 1

13 III Résultts Msurs v l montg : MA sns imtur t ELPI Prtiuls shériqus submironiqus d TiO : non idntifiés v l montg «lssiqu» MA v imtur + ELPI Cs rtiuls : un d l ordr d 700 nm l lurt sont rrêtés dns l imtur n ntré du MA Rélistion d surs v l MA sns imtur t l ELPI réons d l ELPI : distribution bimodl nd mod : rtiuls shériqus submironiqus d TiO MAIS : Mod diffiil à xloitr r n s distingu s lirnt du 1 r mnqu d réision imortnt our l détrmintion d Essis v un utr nlysur inrtil 13

14 III Résultts Msurs v l montg : MA sns imtur t AEROSIZER Objtif : sur ds rtiuls shériqus submironiqus d TiO v réision t snsibilité Gm d sur d l AEROSIZER : 400 nm 100 µm ( Snsibilité d l AEROSIZER : ut déttr ls rtiuls un r un réons d l AEROSIZER : distribution monomodl our l lul d ρ, hoisi mod d l distribution justé r un loi lognorml ρ C C ( ( ρ 0 ρ f ( f ( 14

15 III Résultts Msurs v l montg : MA sns imtur t AEROSIZER ρ f ( Aérosol d bltion rtiuls dont ρ n évolu qusi s v lur dimètr résultt rtéristiqu d rtiuls omts lus, ρ xérintl moyn 3,8 g/m 3 t ρ (TiO théoriqu 4,4 g/m 3 ρ xérintl moyn ρ (TiO théoriqu (11 % Mss volumiqu fftiv ds rtiuls v un nouvll onfigurtion xérintl : l nd oultion d l érosol d bltion idntifié rtiuls d TiO 15

16 IV Conlusions t rstivs Objtif d l étud : Crtéristion d un érosol hétérogèn r l détrmintion d l mss volumiqu fftiv ds rtiuls l omosnt Résultts : Alition à l érosol issu d l bltion r lsr d un intur Idntifition ds grégts nnométriqus rbonés : surs rélisés v l montg «lssiqu» (ssoition n séri d un MA muni d son imtur t d un ELPI Idntifition ds rtiuls shériqus submironiqus d TiO : évolution du montg «lssiqu» (ssoition n séri d un MA déourvu d son imtur t d un AEROSIZER 16

17 IV Conlusions t rstivs Avntgs : Montg MA sns imtur + AEROSIZER : élrgit l hm d lition du montg «lssiqu» (MA v imtur + ELPI Possibilité d disriminr ls différnts tys d rtiuls omosnt un érosol hétérogèn Obtntion d informtions sur ls rtéristiqus hysio-himiqus d s rtiuls (dnsité, morhologi, ntur Msurs rltivnt simls à rélisr Prstivs : Rélistion d ssis sur d utrs oultions d rtiuls (d mê morhologi mis d dnsité différnt, lition à d utrs morhologis, t. ffinr l méthod détrmintion d s snsibilité 17

18 étrmintion d l mss volumiqu fftiv ds rtiuls omosnt un érosol hétérogèn P. wll,, F.-X. Ouf, S. Pontru,, F. Gnsdrs,, J. Vndl, J.-M. Wulrss,, P. Hrvé & G. obrt Mri our votr ttntion 5 è Congrès Frnçis sur ls Aérosols, 13 jnvir 010, Pris

20 éfinition d l mss d un rtiul à rtir du dimètr d mobilité éltriqu m m π ρ 6 C X C 3 m ( ( m m π ρ 6 3

21 Prtiuls shériqus non oruss 3 6 m m ρ π 3 6 m ρ π ρ ρ ( ( 0 C C ρ ρ ρ Ouf, 006

22 Agrégts N f f g g k f morhologi frtl m π 3 ρ 6 N m m π 3 6 ρ π ρ 6 3 f f ρ 3 ρ C 0 ( ρ C ( ρ f ρ 3 f 1 Ouf, 006

23 Tritnt du nd mod ds distributions ELPI

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