DÉFINITION L filtrtion, onsiste à épurer l ir tmosphérique es poussières qui y sont normlement en suspension fin otenir soit une mine ontrôlée (hôpitux, ureux ), soit une protetion lors e l frition ou e l utilistion e ertins équipements (slles opértion, slles orinteurs, lortoires ). L ifférene entre le époussiérge et l filtrtion résie ns les onentrtions e poussières tritées. Le époussiérge trite les onentrtions e plusieurs izines e milligrmmes pr m 3 /h u minimum. L filtrtion trite, en générl, es onentrtions normlement inférieures à 1 mg/m 3 /h. TERMINOLOGIE Nous rppelons ii quelques uns es mots utilisés, en filtrtion e l ir. Perte e hrge : si on veut un rpport entre es ifférents éléments, on peut ire que, pour un filtre onné, plus l effiité est élevée, plus l perte e hrge est importnte et plus l perte e hrge est file plus le pouvoir e rétention est élevé. Dns les systèmes e tritement e l ir, tous les omposnts u système (tterie, volets e réglge, gines, oues ) sont es soures e freinge e l éoulement e l ir. Un filtre à ir, outre le fit qu il présente églement une perte e hrge, est ussi le seul omposnt un système e tritement e l ir qui présente une perte e hrge vrile u ours e s urée e vie. En utres termes, qun un filtre est propre, s perte e hrge est e que l on ppelle l résistne initile. Cette résistne ugmente jusqu à e que l perte e hrge filtre olmté, reommnée pr le frint, soit tteinte. Outre l vrition e l perte e hrge en fontion u egré e olmtge u filtre, ellei est utnt plus forte que l vitesse e pssge ns le filtre est élevée. Effiité : est l ptitue un filtre à éliminer l poussière e l ir. Elle s exprime en renement, perméne ou oeffiient épurtion. Le renement est le pourentge es poussières rrêtées pr rpport ux poussières rrivées u filtre. L perméne est le pourentge es poussières qui ont trversé le filtre pr rpport ux poussières rrivées u filtre. Le oeffiient épurtion est le pourentge es poussières rrivnt u filtre pr rpport ux poussières qui en sortent. C est le rpport inverse e l perméne qui est, en fit, très peu utilisé. Il existe 4 types essis permettnt e éfinir l effiité un filtre : 1. Tests ponérux (effiité en pois) 2. Tests olorimétriques 3. Tests à l the e poussière 4. Tests imensionnels (omptge e prtiules) Il est à noter que l effiité e tous les filtres, suf les filtres életrosttiques, ugmente u fur et à mesure que le filtre est olmté. C est pourquoi les effiités sont générlement onnées en effiité moyenne. En outre, l effiité un filtre iminue ns l pluprt es s qun l vitesse ugmente. Dns e s, en effet, l énergie inétique es prtiules est plus importnte et elles ont plus e ml à être rrêtées pr le milieu filtrnt. Il existe toutefois une limite à e prinipe. En effet, lorsque l vitesse est trop file, l effet e iffusion est plus importnt et les prtiules ont lors tenne à ontourner les ostles situés à l intérieur u milieu filtrnt. C est pourquoi, pour tous filtres, il est onné une vitesse utilistion qui est en générl une fourhette (ex. entre 1 et 2 m/s), lquelle orrespon à l effiité mximle u filtre. TECHNIQUE DE LA FILTRATION Différents éléments onournt à l effiité un filtre. Effet e tmisge : est l filtrtion qui onsiste à positionner ns l veine ir un tmis ont les milles ont une ertine imension. Ex : les milles ont une imension e 100 μm, toutes les prtiules supérieures à 100 μm seront rrêtées, toutes les prtiules inférieures psseront. Ce système ne se renontre prtiquement plus, r il est ien évient qu un tel filtre un pouvoir e rétention extrêmement file, le tmis étnt très rpiement ouhé pr es prtiules rrêtées. Cet effet e tmisge se prouit toutefois ns les filtres à ho (fire synthétique ou fire e verre, triot métllique ) omme un élément très seonire e l effiité u filtre. Il est un peu plus importnt ns les ppiers utilisés ns les filtres solus. Cho pr inertie : il s git e l élément onournt pour l plus grne prtie à l effiité es filtres les plus ourmment utilisés. Le prinipe en est l sorption progressive e l énergie inétique es prtiules trversnt le milieu filtrnt pr hos suessifs suis à l intérieur e e milieu. Intereption irete : est le s limite e l élément prééent : le 1 er ostle renontré pr l prtiule à l intérieur u filtre permet l sorption totle e son énergie inétique pr le filtre. Effet e iffusion : les fines prtiules sont soumises u mouvement rownien ; e mouvement se prouit ve une fore équivlente ns toutes les iretions. L effet insi otenu est elui un grossissement pprent es prtiules ; l proilité e renontre ve un ostle en est insi ugmentée. Séimenttion : ontrirement u prééent, et effet n entre en jeu que pour e très grnes prtiules, ont l msse est telle qu elles ne peuvent être portées pr le flux ir. Il est, en fit, utilisé en ehors e tout milieu filtrnt, ns es hmres e séimenttion. Életriité sttique : une prtiule hrgée életriquement est ttirée pr une fire hrgée en sens ontrire. Dns un filtre à fires synthétiques, et effet onours toujours à l effiité u filtre. Il ne fut toutefois ps en exgérer l importne. Pouvoir e rétention : est le pois exprimé en g/m 2 qu un filtre est ple e retenir vnt e réémettre es poussières. Il orrespon à l perte e hrge mxi. onnée pr le frint e filtres. D une fçon générle, le pouvoir e rétention un filtre iminue qun l vitesse ugmente. En onlusion, les qulités un filtre se éfinissent pr rpport à es 3 éléments : perte e hrge, effiité, pouvoir e rétention. CONCENTRATION Air pur à l mpgne : 0,04 à 0,1 mgr/m 3 Grnes villes : 0,2 mgr/m 3 Rues étroites une grne ville : 0,9 mgr/m 3 Zone inustrielle : 0,3 à 0,8 mgr/m 3 Temps e rouillr : 2,5 mgr/m 3 Smog à Lonres : jusqu à 5 mgr/m 3 Ces vleurs sont es initions qui peuvent vrier un enroit à un utre. Nomre e prtiules e plus e 0,5 mm émises pr minute selon l tivité e l iniviu. 680
DIAMÈTRE DES PARTICULES μm MÉTHODES D ESSAIS DES FILTRES À AIR UTILISÉES EN VENTILATION GÉNÉRALE ESSAI GRAVIMÉTRIQUE Aérosol essi : otenu u moyen un générteur pr ispersion pneumtique un mélnge e poussière e omposition suivnte : u silie : 72%; noir e fumée : 23% et linters e oton : 5% L grnulométrie e l poussière e silie est : 0 à 5 m = 39 ± 2%, 5 à 10 m = 18 ± 3%, 10 à 20 m =16 ± 3%, 20 à 40 m =18 ± 3%, 40 à 80 m = 9 ± 3% Ce mélnge est ensé représenter l «poussière e route», l poussière végétle et l poussière en suspension uessus u sol. L onentrtion essi oit être e 70 mg/m 3. L poussière est pesée vnt s mise en suspension. L ugmenttion e msse u filtre e prélèvement orrespon à l frtion qui trversé le filtre en essi. Le rpport e es eux msses onne imméitement le oeffiient épurtion en msse. Le oeffiient épurtion u filtre e prélèvement luimême oit être supérieur à 100 pr ette méthoe. ESSAI OPACIMÉTRIQUE Aérosol essi : érosol tmosphérique pté ns es onitions qui éliminent les poussières provennt es soures e pollutions loles : sol poussiéreux, heminées, utomoiles Les éhntillons mont et vl sont prélevés à trvers eux ppiersfiltres ont on ompre ensuite l opifition grâe à un photomètre. On herhe à otenir es épôts e ensités optiques voisines, le prélèvement mont étnt isontinu e fçon à réuire le volume e l éhntillon le plus hrgé en poussière. Le rpport es éhntillons vl et mont, orrigé e l mesure photométrique, est égl u oeffiient épurtion. MÉTHODE PHOTOMÉTRIQUE : «flmme e soium» (Norme nglise BS 3928, norme AFNOR, NF X 44013, oument Eurovent 4/4). Aérosol essi : pr pulvéristion une solution à 2 % e hlorure e soium, on otient, près séhge, es prtiules uiques ont les imensions se situent ns l gmme 0,02 2 m. Le «imètre» méin en msse est voisin e 0,5 m. L onentrtion est e quelques milligrmmes pr m 3. Une flmme hyrogène rûle ns l tmosphère u seul prélèvement vl. L rillne e ette flmme, proportionnelle à l onentrtion u prélèvement en hlorure e soium, est mesurée pr un photomultipliteur, les résultts sont iniqués pr un glvnomètre grué en effiité. On opère pr ilutions suessives e l érosol initil ve e l ir filtré en proportions éterminées. Ces proportions orresponent à ifférentes effiités e filtres, pour lesquels on repère les initions u glvnomètre. On roît l gmme e mesure u photomètre u moyen e filtres optiques tténuteurs. L onentrtion minimle éelle est e l orre e 0,01 m 3, e qui orrespon à une effiité mximle ontrôlle e l orre e 106. MÉTHODE À LA FLUORESCÉINE : (AFNOR NF X 44011). Cette méthoe été mise u point pr le Commissrit à l Énergie Atomique. Aérosol essi : l érosol essi est onstitué e fluoresene solule ou urnine qui est le sel soé (C 20 H 10 O 5 N 2 ) e l fluoreséine. On otient un érosol urnine pr pulvéristion une solution à 1% et séhge pr ilution ve e l ir se. Les prtiules solies sont sphériques, leur ispositif séprteur effie réuit à moins e 1% en nomre l proportion e prtiules e imètre supérieur à 0,3 m. À l sortie u générteur, l onentrtion est e 2 mg/m 3. On prélève l érosol sur es filtres plns. On lve es filtres à l eu istillée et on ose les solutions insi otenues u moyen un fluorimètre. MÉTHODE AU DIOCTYL PHTALATE Aérosol essi : le proéé e génértion est le suivnt : ns un 1 er iruit à file éit, on sture un ournt ir hu e vpeur e iotyl phtlte (DOP). Un 2 e iruit fournit e l ir filtré et esséhé à l T C minte. Le mélnge es 2 ournts provoque l onenstion e l vpeur e iotyl phtlte sur les noyux e onenstion nturellement présents. Sous réserve que les onitions e stilité thermique néessires soient respetées, l érosol liquie otenu est prtiquement mono ispersé. L imension es prtiules, qui épen es T C et u rpport es éits, est fixée à 0,3 m en imètre. On l ontrôle u moyen un polrisope. Proéé e mesure : l mesure es onentrtions s effetue u moyen un photomètre à érosol u type Dvi Sinlir. Pour un érosol e nture et e spetre grnulométrique onnés, l inition e l ppreil est proportionnelle à l onentrtion. 681
Clssifition es SALLES PROPRES CLASSIFICATION DE LA PROPRETÉ PARTICULAIRE DE L AIR Conentrtions mximles missiles en nomre e prtiules pr m 3 ir e tille égle ou supérieure à ellei essous. Norme ISO 14644 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Norme FS 209 100 000 10 000 1 000 100 10 1 5 μ 293 000 29 300 2 930 293 29 Non mis 1 μ 8 320 000 832 000 83 200 8 320 832 83 8 Non mis 0,5 μ 35 200 000 3 520 000 352 000 35 200 3 520 352 35 4 NA 0,3 μ 102 000 10 200 1 020 102 10 NA 0,2 μ Non ompté 237 000 23 700 2 370 237 24 2 0,1 μ 1 000 000 100 000 10 000 1 000 100 10 5 μ 7 000 700 70 1 1 μ 236 360 23 636 2 363 236 23 2 0,5 μ 1 000 000 100 000 10 000 1 000 100 10 1 0,3 μ 300 30 3 0,2 μ Non ompté 750 75 7,5 0,1 μ NC 350 35 Type e flux ir Non lminire Lminire Tux e renouvellement ir horire 20 25 40 60 120 300 360 500 500 600 > 500 > 500 > 500 Vitesse u flux m/s 0,1 0,25 0,3 0,45 0,45 0,5 0,45 0,5 0,45 0,5 0,45 0,5 Surfe e filtrtion 5 10% 15 20% 30 50% > 80 % > 90 % > 90 % > 90 % > 90 % Préfiltre 1 G3 G4 Préfiltre 2 F7 F9 Filtre HEPA ULPA N prtiules / m 3 N prtiules / pies 3 Surpression P > 5 > 10 > 10 > 12 > 15 >1 5 Surfe e trvil pr personne m 2 5 10 20 30 60 100 Clsse 1 : frition e iruits intégrés à géométrie sumironique. Clsse 10 : frition e semionuteurs à lrge éhelle intégrée (VLSI) e tille inférieure à 2 mirons. Clsse 100 : frition stérile, frition injetles. Frition implnts ou e prothèses hirurgiux. Frition e iruits intégrés. Protetion e mles immunoéfiients (près une greffe e moelle, pr exemple). Clsse 1 000 : frition équipements opti ques e hute préision. Assem lge et test e gyrosopes e préision. Assemlge e supports miniturés. Clsse 10 000 : ssemlge équipements pneumtiques et hyruliques e préision, vnnes e régultion, horlogerie e préision, ménismes e préision (roulement). Clsse 100 000 : frition optique générle, ssemlge e omposnts életroniques, hyruliques et pneumtiques. ENCEINTES À EMPOUSSIÈREMENT CONTRÔLÉ CLASSEMENT PHARMACEUTIQUE Clsse e propreté Hors tivité Ativité A ISO5 lminire ISO 5 B ISO 5 ISO 7 C ISO 7 ISO 8 D ISO 8 Slle lnhe Éoulement non lminire Slle lnhe Éoulement lminire Étli stérile à flux ir vertil (à guhe) et horizontl (à roite) 1. Air pulsé 2. Air extérieur 3. Air extrit 4. Air expulsé 5. Filtre HEPA 682
Guie e séletion es FILTRES À AIR ÉQUIVALENCE DES NORMES INTERNATIONALES DE CLASSIFICATION N e prtiules O 0,5μm/m 3 (environ) 1 4 10 35 100 353 1 000 3 530 10 000 35 300 353 000 1 000 000 3 530 000 10 000 000 Us Fe. St 209 E 1992 EN ISO 146441 1996 Frne AFNOR NF X 44.101 1981 Union Euro.Inustrie Phrm Guie BPF 1989 N e prtiules O 0,1μm/m 3 (environ) ISO 1 10 35 ISO 2 100 M 1 350 M 1,5 1 ISO 3 1 000 M 2 M 2,5 10 ISO 4 10 000 M 3 35 000 M 3,5 100 ISO 5 4 000 A et B 100 000 M 4 350 000 M 4,5 1 000 ISO 6 1 000 000 100 000 M 5 3 500 M 5,5 10 000 ISO 7 400 000 C M 6 M 6,5 100 000 ISO 8 4 000 000 D M 7 EFFICACITÉ SUR LA GRANULOMÉTRIE EN FONCTION DES CLASSIFICATIONS EFFICACITÉ SUR LA GRANULOMÉTRIE EN FONCTION DES TESTS OPACIMÉTRIQUES GRANULOMÉTRIES DE PARTICULES RETENUES PAR LES DIFFÉRENTS ÉTAGES DU SYSTÈME RESPIRATOIRE HUMAIN 683
LES PRINCIPES e l filtrtion RAPPEL TECHNIQUE 684
DÉSODORISATION sorption es vpeurs toxiques Le hron tif est prépré à prtir e hron e houille, e hron e ois ou e noix e oo. Les tritements tivtion thermiques ou himiques uxquels il est soumis lui onfèrent une surfe spéifique extrorinirement élevée e l orre e 1000 à 1700 m 2 /g. Les pores u hron tif ont es imètres e l orre u millimiron, estàire u même orre e grneur que les moléules. Le hron tif ne msque ps les oeurs mis les sore. Il fixe les moléules qui viennent à son ontt sur l fe interne e ses pores, e phénomène sorption résultnt es fores ttrtion moléulires ou fores e Vn er Wls. Pr «oeur», nous entenons tous les gz ontminnts, irritnts ou noifs véhiulés pr l ir sous forme e vpeurs. Une oeur est un omposé himique à l étt e vpeur qui exite l oort. Selon l vpeur onsiérée, l onentrtion néessire pour onner l senstion oeur est ± grne. Cette onentrtion minimle pereptile pr l oort est ppelée «seuil». Il fut environ 10 fois ette onentrtion pour onner une senstion nette oeur et enore 10 fois plus pour que l senstion soit forte. On peut voir une iée u pouvoir sornt un hron tif à l égr es vpeurs ou gz inustriels (tleu) ns lquelle hque prouit est ffeté un inie ritrire orresponnt à : : orrespon à une sorption très sse ns les onitions orinires : ffeté à es sustnes peu sorées et u sujet esquelles les onitions e fontionnement oivent être étuiées : ttriué ux s sorption moyenne. Dns es s les instlltions inustrielles onuisent ourmment à exellents résultts : orrespon à l sorption l plus élevée, e l orre u tiers ou plus u pois u hron à sturtion Ce lssement n qu une vleur initive reposnt sur es moyennes, l pité es hrons vrint ve l onentrtion u prouit ns l ir, l humiité, l tempérture et l vitesse e pssge. CAPACITÉ D ABSORPTION D UN CHARBON ACTIF À L ÉGARD DE QUELQUES GAZ ET VAPEURS Aétléhye Aétte myle Aétte e utyle Aétte e ellosolve Aétte éthyle Aétte isopropyle Aétte e méthyle Aétte e méthylellosolve Aétte e propyle Aétone Aétylène Aie étique Aie rylique Aie romhyrique Aie utyrique Aie ronique Aie hlorhyrique Aie ynhyrique Aie fluorhyrique Aie formique Aie iohyrique Aie ltique Aie nitrique Aie propionique Aie sulfurique Aroléine Arylte éthyle Arylte e méthyle Arylonitrile Alool mylique Alool utylique Alool éthylique Alool isopropylique Alool méthylique Alool propylique Aléhye propionique Amines Ammoni Anhyrie étique Anhyrie sulfurique Aniline Benzène Bioxye zote Brome Bromure éthyle Bromure e méthyle Butiène Butne Butène Butylellosolve Butyne Cmphre Cellosolve Chlore Chloroenzène Chloroutiène Chloroforme Chloronitropropne Chloropirine Chlorure e utyle Chlorure éthyle Chlorure e méthyle Chlorure e méthylène Chlorure e propyle Chlorure e vinyle Composés sulfurés Crésol Créosote Crotonléhye Cylohexne Cylohexnol Cylohéxnone Cylohexène Déne Diromoéthne Dihloroenzène Dihloroifluorométhne Dihloréthne Dihloréthylène Dihloréthyléther Dihloromonofluorométhne Dihloronitroéthne Dihloropropne Dihlorotetrfluoréthne Diéthylmine Diéthylétone Diméthylsulfte Dioxne Dipropylétone Essene Ethne Ether mylique Ether utylique Ether étylique Ether isopropylique Ether méthylique Ether propylique Ethylmine Ethylenzène Ethylène Ethylmerptn Fluorotrihlorométhne Formléhye Formite éthyle Formite e méthyle Fréon Gz sulfureux Gz toxiques Heptne Heptylène Hexne Hexène Hexyne Hyrogène Hyrogène sélénié Hyrogène sulfuré Inole Ioe Iooforme Isoprène Kérosène Menthol Merptns Méthne Méthylutylétone Méthylellosolve Méthylhloroforme Méthyléthylétone Méthylisoutylétone Méthylylohexne Méthylylohexnol Méthylylohexnone Méthylmerptn Méthyll Monohlorhyrine u glyol Monohloroenzène Monofluorotrihlorométhne PRINCIPAUX COMPOSANTS DES ODEURS ET LEUR ABSORPTION PAR LE CHARBON ACTIF Oeur Respirtion Oeur nimle, Sueur Exret Composnts Aléhye utyrique Aies prylique Aies vlerique Inole, Sktole Asorption pr le hron tif onne onne onne onne Nphtlène Niotine Nitroenzène Nitroéthne Nitrométhne Nitropropne Nitrotoluène Nonne Otne Oxye éthylène Oxye e mésityle Ozone Pentne Pentnone Pentène Pentyne Perhlororoéthylène Phénol Phosgène Propne Propène Propylmerptn Silite éthyle Solvnts ivers Sulfure e rone Styrène monomère Téréenthine Tétrhloréthne Tétrhloréthylène Tétrhlorure e rone Toluène Toluiine Trihloréthylène Xylène Comustion e orps grs Aroléine Vine vriée Putresine Ammoni Ethylmine Fumée e t Niotine, Pyriine Égouts Ail Oignon Méthylmerpt Ethylmerptn ssez onne onne onne onne onne 685