FR3128887A1 - Matériau filtrant et son application - Google Patents

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Tuende Lantos Kaszane
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Abstract

L’invention à pour abrégé, le titre du brevet : Matériau filtrant et son application

Description

Matériau filtrant et son application
Domaine technique de l’invention
Dans certains cas, l’air – qu’il soit extérieur ou intérieur – est pollué par des substances chimiques, des bio-contaminants ou des particules et fibres pouvant nuire à la santé. Ces polluants peuvent être d’origine naturelle (pollen, émissions des volcans, etc.) ou liés à l’activité humaine (particules issues des activités industrielles, de l’agriculture ou du transport routier, composés organiques volatils émis par les matériaux de construction, etc.) Dans le cas de l’air intérieur, la nature des polluants dépend en particulier des caractéristiques du bâtiment, des activités menées et des comportements (tabagisme, bricolage, peinture, etc.). Pour l’air extérieur, les activités émettant des polluants, comme les activités industrielles, les transports, le chauffage des bâtiments et l’agriculture influent également sur la composition chimique des émissions. Depuis des années, la qualité de l’air nous inspire de graves inquiétudes et représente de nos jours un enjeu sérieux de santé publique.
La pollution atmosphérique représente un problème environnemental majeur car elle touche l’ensemble de la population, c’est un type de pollution illimité, fait de multi-polluants, d’origine multiples et, elle provoque des effets aigus et chroniques sur la santé. Elle est également liée aux émissions directes dans l’atmosphère et aux phénomènes complexes de la chimie et de la photochimie atmosphériques permettant la formation de substances secondaires nocives.
Qualité de l’air extérieur
Les résultats du programme Erpurs, mis en place par l’ORS Ile-de-France en 1994, démontrent en particulier qu’il existe un lien entre le niveau de la pollution et la santé de la population.
En 1996, la loi du 30 décembre portant sur l’air a transposé dans le droit français la directive communautaire 96/62/CE introduisant un cadre pour le développement des règlements de l’UE en matière de contrôle de la qualité de l’air. Elle impose à la Commission de soumettre des propositions visant à déterminer les valeurs limites réglementaires (valeurs moyennes annuelles, voire valeurs maximales) pour le SO2, le NO2, les poussières volatiles, l’O3, le benzène, le CO, les HAP, l’arsenic, le cadmium, le mercure et le nickel. Cette directive est à l’origine de quatre autres directives portant sur la détermination des valeurs limites réglementaires pour divers polluants (directives 99/30/CE, 2000/69/CE et 2002/3/CE sur les gaz dangereux et directive 2004/107/CE introduisant des mesures concernant les valeurs limites pour les PM2,5, les HAP, le Hg et le Ni).
Encore de nos jours, ces directives sont majoritairement toujours pertinentes. Les valeurs de référence (normes) liées à ces règlements européens, exigées des États membres sont le résultat du travail mené par l’OMS, une base sanitaire solide est donc nécessaire.
En outre, la question de la gestion des alertes et des valeurs maximales doit, au quotidien, être assujettie à la lutte contre la pollution chronique.
Qualité de l’air intérieur
Contrairement à la pollution de l’air extérieur, plus médiatisée, la pollution de l’air intérieur est restée relativement inconnue jusqu’au début des années 2000. Or, nous passons la grande majorité de notre temps, en moyenne 85 %, dans des milieux clos, et une grande partie de ce temps – dans nos domiciles ou nos lieux de travail, dans des locaux de services publics ou dans les moyens de transport – nous sommes susceptibles d’être exposés à de nombreux polluants.
Les principaux polluants de l’air intérieur sont les suivants :
  • Polluants chimiques : composés organiques volatils (COV), oxydes d’azote (NOx), monoxyde de carbone (CO), hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), phtalates, etc.
  • Bio-polluants : moisissures, allergènes des acariens domestiques, animaux domestiques et cafards, pollen, etc.
  • Polluants physiques : radon, particules (fibres minérales artificielles), etc.
La présence de ces polluants est due à différentes sources d’émission : composants du bâtiment, meubles, dispositifs à combustion (chaudières, poêles, chauffe-eau, etc.), transmission de la pollution extérieure (air ambiant, sols contaminés), mais dépend également du mode de vie (tabagisme ou présence d’animaux domestiques, par exemple).
La qualité de l’air peut avoir des effets sur la santé et le bien-être, pouvant aller du simple inconfort (odeurs désagréables, somnolence, irritation des yeux et de la peau) à la formation ou à l’aggravation de pathologies aiguës ou chroniques (maladies respiratoires, allergies respiratoires, réduction de la capacité respiratoire, asthme, cancer, intoxication, etc.), elle constitue donc un enjeu sanitaire majeur.
Le document de l’Organisation mondiale de la santé (WHO) intitulé Directives relatives à la qualité de l’air (mis à jour en 2005) commence par les allégations suivantes : « L’air pur est une condition fondamentale de la santé et du bien-être de l’homme. Cependant, la pollution de l’air continue à représenter une menace majeure pour la santé partout dans le monde. [...] Chaque année, plus de 2 millions de décès précoces peuvent être attribués aux effets de la pollution de l’air extérieur et intérieur. » Face à cette situation, l’OMS publie des recommandations visant à réduire les effets de la pollution sur la santé. En 2013, le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) de l’OMS a classé la pollution de l’air extérieur et la pollution par les particules en suspension comme cancérogènes.
En tenant compte de ces effets, de nombreux polluants sont régis aussi bien en France qu’en Europe. La majorité des règlements pris à cette fin sont fondés sur les recommandations de l’OMS.
L’état de la technique antérieure de l’invention
Conformément aux ambitions mentionnées ci-dessus, par filtrage ou par baisse de la concentration des produits de combustion, d’importants efforts sont déployés depuis longtemps pour éliminer ou réduire considérablement les effets des gaz de combustion nuisibles à la santé.
Les solutions les plus fréquemment utilisées pour éliminer les gaz de combustion nocifs sont les filtres HEPA ou le charbon actif. Un filtre HEPA (high efficiency particulate absorbing), comme son nom l’indique, permet d’éliminer les particules de l’air. Cependant, il n’est pas apte à filtrer les gaz, les composés organiques volatils (COV), la fumée de cigarette ni les odeurs désagréables. Dans ces cas-là, à la place ou en complément du filtre HEPA, l’utilisation d’un filtre à charbon actif s’avère nécessaire.
Le charbon actif est un charbon présentant une grande surface et une structure poreuse. En raison de sa microporosité élevée, la surface d’un gramme de charbon actif est supérieure à 500 m2. Le niveau d’activation requis pour obtenir la propriété d’adsorption des gaz peut être atteint par la simple augmentation de la surface. Des traitements chimiques peuvent encore améliorer les propriétés d’adsorption. Sa production est dangereuse et nécessite de grandes quantités d’énergie avec d’importants coûts, de même que sa régénération, par ailleurs impossible dans la pratique. D’après les données de la littérature scientifique, sa capacité d’adsorption des gaz serait insuffisante pour certaines molécules.
L’articleJ. Phys. Chem. C, 2013, 117(26) : 13452-13461 (ci-après NPL1) décrit que par chimisorption à basse température, le silicate de sodium est capable de capter le gaz CO2. En effet, par voie d’une réaction en phase solide et d’une méthode de combustion, on a fabriqué du Na2SiO3et on a examiné sa capacité d’adsorption des gaz. Lors de ce dernier procédé, les matières premières ont été mélangées en phase aqueuse et l’étape de traitement thermique a été réalisée à une température inférieure à celle du procédé en phase solide. Le Na2SiO3fabriqué par un procédé de combustion a une plus grande capacité d’adsorption du gaz CO2, néanmoins il est important de noter que la chimisorption nécessite la présence de l’eau.
1. Matériau filtrant contenant du Na2SiO3, caractérisé en ce que la teneur en eau du matériau filtrant est de 8 à 14% massique, de préférence de 10 à 14% massique, mieux de 12 à 13% massique par rapport à la masse totale du matériau filtrant.
2. Matériau filtrant selon le point précédent, caractérisé en ce qu’il peut être fabriqué par le procédé suivant :
L’eau est extraite de la solution aqueuse de Na2SiO3, l’extraction d’eau s’effectue par micro-ondes dans une plage de fréquences comprise entre 2,0 et 3,0 GHz, à une température inférieure à 200 °C.
3. Matériau filtrant selon le point précédent, caractérisé en ce qu’il peut être fabriqué par le procédé suivant :
L’eau est extraite de la solution aqueuse de Na2SiO3, l’extraction d’eau s’effectue par micro-ondes d’une fréquence de 2,45 GHz, à une température inférieure à 200 °C.
4. Matériau filtrant selon le point 2 ou 3, caractérisé en ce que, lors du procédé de fabrication, l’extraction d’eau s’effectue de manière continue ou par étapes et/ou le matériau est agité pendant l’extraction d’eau.
5. Matériau filtrant selon l’un quelconque des points précédents, caractérisé en ce qu’il se présente sous forme de poudre, de granulés ou de pellets.
6. Matériau filtrant selon l’un quelconque des points précédents, caractérisé en ce qu’il présente des pics caractéristiques dans son spectre Raman, aux nombres d’onde suivants (± 5 cm-1) : 281 cm-1et 712 cm-1, de préférence aux nombres d’onde suivants (± 5 cm-1) : 155 cm-1, 281 cm-1et 712 cm-1; à mesurer à l’aide d’un laser d’une longueur d’onde de 532 nm.
6. Matériau filtrant selon l’un quelconque des points précédents, caractérisé en ce que, de préférence, dans la plage inférieure au nombre d’onde 120 cm-1, son spectre Raman ne comprend pas de pic dont l’intégrale atteint la moitié de l’intégrale du pic situé au nombre d’onde 540 cm-1(± 5 cm-1), de préférence, dans la plage inférieure au nombre d’onde 120 cm-1, il ne comprend pas de pic du tout.
7. Matériau filtrant selon l’un quelconque des points précédents, caractérisé en ce qu’il dispose d’au moins 3 étapes de décomposition sur sa courbe thermogravimétrique (TG), de préférence aux températures suivantes (± 2°C) : 195°C, 276°C et 293°C ; à mesurer selon la norme (MSZ) EN ISO 11358-1:2014.
8. Matériau filtrant selon l’un quelconque des points précédents, caractérisé en ce que, dans la plage de 100 à 110°C, il dispose tout au plus d’un pic représentant une perte de masse inférieure à 2% par rapport à la masse initiale du matériau filtrant.
9. Utilisation d’un matériau filtrant contenant du Na2SiO3pour réduire la concentration des substances suivantes dans des milieux gazeux, de préférence dans l’air, dans l’espace vapeur et/ou dans les gaz résiduaires : composés organiques volatils (COV), composés organiques semi-volatils (COSV), hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), polychlorobiphényles (PCB) ;
ou pour réduire la concentration des substances suivantes : formaldéhyde, benzène, toluène, xylènes, éthylbenzène, 1,2,4-triméthylbenzène, 1,2,3-triméthylbenzène, 1,3,5 -triméthylbenzène, 2-éthyltoluène, 3-éthyltoluène, 4-éthyltoluène, n-propylbenzène, i-propylbenzène, styrène, cyclohexane, cyclopentane, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, alcool diacétonique, acétate de méthyle, acétate d’éthyle, acétate de n-propyle, acétate d’i-propyle, acétate de n-butyle, acétate d’i-butyle, acétone, méthyléthylcétone, méthyl-i-butylcétone, 2-heptanone, cyclohexanone, méthyl tert-butyl éther, tétrahydrofurane, n-pentane, n-hexane, 2-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, n-undécane, n-dodécane, n-tridécane, n-tétradécane, n-pentadécane, n-hexadécane, trichloroéthylène, dichlorométhane, tétrachloroéthylène, trichlorométhane, éthylglycol, 1-méthoxy-2-propanol, butylglycol, acétate de butylglycol, éthylène glycol, propylène glycol, méthanol, acide chlorhydrique, acide sulfurique et trioxyde de soufre, trioxyde de soufre, ammoniac, dioxines et PCB de type dioxine (chlorobenzènes polycycliques).
10. Application selon le point 9, dans le cadre de laquelle le matériau filtrant est le matériau filtrant selon l’un quelconque des points 1 à 8.
11. Application selon le point 9 ou 10, qui sert à réduire la concentration des HAP.
12. Filtre servant à filtrer les particules nuisibles à la santé dans un milieu gazeux, comprenant un matériau filtrant (9) disposé dans un boîtier de filtre (1), caractérisé en ce que le matériau filtrant (9) se compose de silicate de sodium ayant une taille de grains de 0,2 à 0,4 mm.
13. Filtre selon le point 12, caractérisé en ce que le boîtier de filtre (1) abrite du silicate de sodium en poudre comme matériau filtrant (9).
14. Filtre selon le point 12, caractérisé en ce que le boîtier de filtre (1) abrite des granulés de silicate de sodium comme matériau filtrant (9).
15. Filtre selon l’un quelconque des points 12 à 14, caractérisé en ce que le boîtier de filtre (1) est conçu sous forme de boîtier fabriqué en métal, de préférence en acier, pourvu d’orifices (6) assurant le flux du milieux gazeux à filtrer, à purifier.
16. Filtre selon le point 15, caractérisé en ce que les orifices (6) sont réalisés avec un filet métallique (5).
17. Filtre selon l’un quelconque des points 12 à 16, caractérisé en ce que le matériau filtrant (9) est disposé dans une enveloppe perméable au flux de milieu gazeux, constituant l’insert de filtre (8).
18. Filtre selon le point 17, caractérisé en ce que l’enveloppe de l’insert de filtre (8) constitue une couche de préfiltration et une couche de postfiltration (11, 12), en fonction du sens du flux du milieu gazeux.
19. Filtre selon le point 17 ou 18, caractérisé en ce que l’insert de filtre (8) comporte un cadre rigide (7) formant une cartouche de filtre (2).
20. Filtre selon l’un quelconque des points 12 à 18, caractérisé en ce que c’est le boîtier de filtre (1) lui-même qui est façonné en guise de cadre de filtre (2) dans lequel l’insert de filtre (8) peut être inséré, stocké et retiré.
21. Filtre selon l’un quelconque des points 12 à 20, caractérisé en ce que dans l’insert de filtre (8) une structure de support (10) est installée assurant la répartition homogène du matériau filtrant (9) précédemment rempli.
22. Filtre selon le point 21, caractérisé en ce que la structure de support (10) est conçue en nid d’abeille et, la structure de support (10) y compris le matériau filtrant (9) précédemment rempli est enfermée par l’enveloppe constituant l’insert de filtre (8) de manière à empêcher le matériau filtrant de s’échapper ou de se disperser.
23. Filtre selon le point 21 ou 22, caractérisé en ce qu’en cas d’application dans l’industrie automobile, la structure de support (10) est fabriquée en acier inoxydable.
24. Filtre selon l’un quelconque des points 12 à 23, caractérisé en ce qu’un ou plusieurs capteurs (14) sont installés dans la cartouche de filtre (2).
25. Filtre selon le point 24, caractérisé en ce que les sorties du capteur (14) sont raccordées électriquement aux surfaces de connexion (15) réalisées sur la cartouche de filtre (2).
26. Filtre selon le point 24 ou 25, caractérisé en ce qu’une porte pouvant être fermée (13), permettant d’introduire le ou les capteur/s (14) est conçue sur la cartouche de filtre (2).
Exposé détaillé de l’invention
L’invention porte sur un matériau filtrant capable, par la combinaison de procédés physico-chimiques, de réduire la concentration des molécules réactives et des radicaux libres nocifs présents dans un milieu gazeux, de préférence dans l’air. Le matériau filtrant faisant l’objet de l’invention fonctionne aussi bien par voie mécanique que par voie d’adsorption et de chimisorption, il est donc capable de capter les gaz et les vapeurs des substances nuisibles à la santé. Les molécules nocives en question sont principalement produites au cours des processus de combustion ainsi, l’invention présente un matériau filtrant qui, dans le cadre de l’un des modes de réalisation, est capable de réduire, de préférence dans les gaz de combustion ou dans les gaz résiduaires, la concentration des molécules réactives et des radicaux libres nocives produits au cours de la combustion. Un autre aspect consiste à le faire entrer en réaction chimique avec les radicaux libres d’une durée de vie plus ou moins longue, présents dans les gaz résiduaires, afin qu’il les neutralise. Le matériau filtrant peut être régénéré par soufflage d’air chaud ou par lavage avec un liquide apolaire. Sa réactivation peut être effectuée par la répétition du procédé de fabrication.
La fabrication de ces matériaux filtrants ainsi que le système de filtration comprenant le matériau filtrant font également l’objet de l’invention.
Nos analyses visant à résoudre les problèmes ci-dessus, nous ont amenés de manière surprenante à conclure que le silicate de sodium solide, soit le Na2SiO3, contenant une petite quantité d’eau, était un excellent adsorbant, cette propriété n’étant pas connue jusqu’alors. Les domaines d’application du verre soluble étaient jusqu’à présent tout à fait différents, comme par exemple, la réparation des métaux, les adhésifs, les fluides de forage, la protection passive contre les incendies ou le traitement du béton et de la muraille.
En conséquence, l’objet de l’invention est un matériau filtrant contenant du Na2SiO3, caractérisé en ce que la teneur en eau du matériau filtrant est de 8 à 14% massique, de préférence de 10 à 14% massique, mieux de 12 à 13% massique par rapport à la masse totale du matériau filtrant. La teneur en eau a été déterminée à l’aide d’un humidimètre de type Benetech GM620, en mode SPC1 (M1).
Selon l’un des modes de réalisation, le matériau filtrant contenant du Na2SiO3, faisant l’objet de l’invention est le matériau obtenu par le procédé de fabrication suivant : l’eau est progressivement extraite de la solution aqueuse de Na2SiO3jusqu’à la formation d’une mousse dure qui est ensuite broyée en poudre fine.
Pour préparer la solution aqueuse, tout Na2SiO3solide peut être utilisé sans restriction et il n’y a aucune restriction concernant la concentration de la solution préparée non plus. De préférence, la teneur en matière sèche de la solution préparée est de 30 à 40%. Selon l’un des modes de réalisation, le matériau de départ est du Na2SiO3dissous dans l’eau et, par ailleurs, disponible dans le commerce. L’extraction de l’eau est de préférence effectuée par micro-ondes, de préférence à une fréquence de 2,0 à 3,0 GHz. La durée de l’extraction de l’eau dépend de la masse de la substance contenue dans la solution. Lors de l’extraction de l’eau, la température de la solution contenant le Na2SiO3, puis celle de la suspension obtenue par la concentration, et enfin celle de la substance solide doivent être maintenues à une valeur inférieure à 200°C. Si nécessaire, l’extraction de l’eau par irradiation micro-ondes peut être effectuée en continu ou en plusieurs étapes avec des pauses en alternance. En effet, les pauses permettent à la substance de se refroidir ainsi, sa température ne dépasse jamais 200°C lors du procédé visant à atteindre la teneur appropriée en eau. L’extraction de l’eau est effectuée jusqu’à atteindre la valeur mentionnée ci-dessus. Lors de l’irradiation micro-ondes, on prélève régulièrement des échantillons de la substance irradiée et on détermine la teneur en eau par des procédures connues de tout expert. Si nécessaire, le matériau est agité pendant la ou les pauses. La dernière étape consiste à donner la forme finale au matériau filtrant, de préférence il peut se présenter sous forme de poudre, de granulés ou de pellets, en fonction de l’application.
La poudre est produite par broyage, de préférence jusqu’à une taille de grains de 0,2 à 0,4 mm. La taille de grains est une taille moyenne en nombre à déterminer à l’aide d’un Microscope électronique à balayage (MEB). La substance ainsi obtenue est une poudre blanche neige. Le granulé est un agrégat asymétrique, de forme partiellement cylindrique et partiellement sphérique. Sa surface est inégale et sa texture est plus ou moins poreuse. Sa taille déterminée à l’aide d’un tamis est de préférence de 0,8 à 2,0 mm. Il peut être produit par des méthodes connues de tout expert, p.ex. par granulation à voie sèche. Le pellet est un agrégat symétrique de forme ronde. Il présente une surface lisse, uniforme et une texture moins poreuse que celle du granulé. Sa taille déterminée à l’aide d’un tamis est de préférence de 0,5 à 2,0 mm, mieux de 0,5 à 1,0 mm. Il peut être produit par des méthodes connues de tout expert, p.ex. par granulation à voie sèche ou par granulation oscillante.
Le matériau filtrant contenant du Na2SiO3faisant l’objet de l’invention, comprend dans sa masse principale du Na2SiO3. En plus de l’eau, le matériau filtrant peut comprendre un ou plusieurs composants supplémentaires dans une quantité de 0 à 1 % massique, de préférence de 0 à 0,2 % massique par rapport à la masse totale du matériau filtrant. Ces autres composants sont en général les résidus des additifs et d’autres auxiliaires de synthèse dudit adsorbant. Le matériau filtrant contenant du Na2SiO3faisant l’objet de l’invention, se compose essentiellement de préférence de Na2SiO3(et comprend de l’eau adsorbée) ainsi qu’il comprend des traces de contaminants introduits dans le matériau filtrant lors du procédé de fabrication, p.ex. les métaux suivants ou leurs ions : magnésium, calcium, potassium, aluminium, fer et manganèse.
Selon l’un des modes de réalisation, le matériau filtrant comprenant Na2SiO3faisant l’objet de l’invention présente des pics caractéristiques dans son spectre Raman aux nombres d’onde (± 5 cm-1) suivants : 281 cm-1et 712 cm-1, de préférence aux nombres d’onde (± 5 cm-1) suivants : 155 cm-1, 281 cm-1et 712 cm-1. Le spectre Raman du matériau filtrant faisant l’objet de l’invention, de préférence, dans la plage inférieure au nombre d’onde 120 cm-1, ne comprend pas de pic dont l’intégrale atteint la moitié de l’intégrale du pic situé au nombre d’onde 540 cm-1(± 5 cm-1), mieux il ne comprend pas de pic du tout dans cette plage. Mieux encore, le spectre Raman du matériau filtrant faisant l’objet de l’invention, est substantiellement identique au spectre représenté sur la . La longueur d’onde du laser utilisée pour enregistrer les spectres Raman est de 532 nm, l’instrument utilisé est un microscope d’imagerie Raman DXR3xi (ThermoFisher).
Selon l’un des modes de réalisation, le matériau filtrant comprenant du Na2SiO3faisant l’objet de l’invention présente au moins 3 étapes de décomposition sur sa courbe thermogravimétrique (TG), de préférence aux températures suivantes (± 2°C) : 195°C, 276°C et 293°C. Dans la plage de 100 à 110°C (pic de perte d’eau), la courbe TG du matériau filtrant faisant l’objet de l’invention présente, de préférence, tout au plus un pic représentant une perte de masse inférieure à 2% par rapport à la masse initiale du matériau filtrant. Mieux encore, la courbe TG du matériau filtrant faisant l’objet de l’invention est substantiellement identique à celle illustrée par la . L’analyse thermogravimétrique a été réalisée conformément à la norme MSZ EN ISO 11358-1:2014.
L’adsorbant de la présente invention peut se présenter sous diverses formes, telles que celles bien connues de tout expert spécialisé dans les procédés d’adsorption, et par exemple et de manière non exhaustive, l’adsorbant de l’invention peut se présenter sous forme de billes, de brins, d’extrudés, mais aussi de membranes, de films ou autres.
Selon l’un des modes de réalisation, de préférence, le matériau filtrant est disposé dans une enveloppe perméable au flux du milieu gazeux, telle qu’un filet métallique à maille fine, et forme un insert filtrant. En outre, dans ce cas, toujours de préférence, l’enveloppe de l’insert de filtre constitue une couche de préfiltre et une couche de postfiltre en fonction du sens du flux du milieu gazeux. Les couches de préfiltation et de postfiltration à utiliser peuvent être, par exemple, un filet métallique à maille fine, une éponge de biopsie, du textile (par exemple, une couche filtrante en textile G3 ou G4) ou, par exemple, lorsqu’elles sont utilisées comme filtre de cigarette, une couche filtrante en fibres d’acétate de cellulose.
Le matériau filtrant ou l’insert filtrant comprenant du Na2SiO3 faisant l’objet de l’invention peut comprendre d’autres matériaux adsorbants, par exemple du charbon actif, des zéolithes, des silicates et/ou des polymères plastiques.
Selon un autre aspect de l’invention, l’objet de l’invention est un filtre, c’est-à-dire un matériau filtrant disposé dans un boîtier de filtre, le matériau filtrant étant le matériau filtrant ci-dessus.
Selon l’un des modes de réalisation, de préférence, le boîtier de filtre contient du matériau filtrant en poudre.
Selon l’un des modes de réalisation, de préférence, le boîtier de filtre contient des granulés de matériau filtrant.
Selon l’un des modes de réalisation, de préférence, le boîtier de filtre est conçu sous forme de boîtier fabriqué en métal, de préférence en acier, pourvu d’orifices (6) assurant le flux du milieux gazeux à filtrer, à purifier. De préférence, dans ce cas, les parois du boîtier de filtre sont constituées d’un filet métallique à maille fine.
Selon l’un des modes de réalisation, afin d’empêcher le matériau filtrant de petite taille de grains de se disperser du boîtier de filtre, de préférence, le matériau filtrant est disposé dans une enveloppe perméable au flux du milieu gazeux et forme un insert de filtre. En outre, dans ce cas, toujours de préférence, l’enveloppe de l’insert de filtre constitue une couche de préfiltre et une couche de postfiltre en fonction du sens du flux du milieu gazeux.
Selon un autre mode de réalisation, de préférence, l’insert de filtre a un cadre rigide formant une cartouche de filtre.
Selon un autre mode de réalisation, de préférence, c’est le boîtier de filtre lui-même qui est façonné en guise de cadre de filtre dans lequel l’insert de filtre peut être inséré, stocké et retiré.
Selon un autre mode de réalisation, de préférence, dans l’insert de filtre une structure de support est installée assurant la répartition homogène du matériau filtrant précédemment rempli. Selon l’un des modes de réalisation, de préférence, la structure de support est conçue en nid d’abeille et elle - y compris le matériau filtrant précédemment rempli – est enfermée par l’enveloppe constituant l’insert de filtre de manière à empêcher le matériau filtrant de s’échapper ou de se disperser.
Le matériau de la structure de support peut varier en fonction de l’application actuelle, pour les utilisations dans l’industrie de l’automobile par exemple, il peut être en acier inoxydable.
Selon l’un des modes de réalisation, de préférence, un ou plusieurs capteurs sont installés dans la cartouche de filtre qui, de préférence est munie d’une porte pouvant être fermée, permettant d’introduire les capteurs. Selon un autre mode de réalisation, de préférence, les sorties du capteur sont raccordées électriquement aux surfaces de connexion réalisées sur la cartouche de filtre.
Le filtre selon l’échantillon peut être considéré comme universel, car sa construction indiquée et sa conception géométrique sans restriction permettent que le filtre ayant des paramètres de fabrication spécifiques soit découpé aux dimensions adaptées à l’application actuelle et intégré à un système cible.
C’est à l’aide d’un exemple de réalisation que je présente par la suite le filtre plus en détail, en me référant aux dessins ci-joints dont
la illustre une vue en perspective d’une forme de réalisation possible du filtre faisant l’objet de l’invention
la illustre la cartouche de filtre – partiellement découpée – à placer dans le boîtier de filtre de l’une des formes de réalisation possibles du filtre faisant l’objet de l’invention,
la montre un extrait de la vue en coupe de la cartouche de filtre destinée à être utilisée dans un éventuel filtre faisant l’objet de l’invention.
La forme de réalisation du filtre proposé, illustrée par les figures comprend une cartouche de filtre 2 disposée dans un boîtier de filtre 1. Dans l’exemple illustré, le boîtier de filtre 1 a été fabriqué en acier inoxydable mais il peut également être réalisé en d’autres matériaux appropriés, tels que le plastique, mais aussi le bois voire même le carton. Le boîtier de filtre 1 comporte une ouverture 3 par laquelle la cartouche de filtre 2 peut être insérée dans le boîtier de filtre 1. Dans le présent exemple, l’ouverture 3 peut être fermée par une porte 4 lorsque le filtre est en fonctionnement, mais la porte 4 n’est pas indispensable si la cartouche de filtre 2 remplit suffisamment l’intérieur du boîtier de filtre 1 de sorte que le milieu gazeux à filtrer – dans le présent exemple l’air –, ne puisse pas contourner la cartouche de filtre 2, ce qui pourrait rendre la filtration inefficace. Les parois latérales du boîtier du filtre 1, qui, au cours du fonctionnement, sont perpendiculaires au flux d’air, sont constituées dans le présent exemple, d’un filet métallique à maille fine 5, mais dans les parois latérales, il est possible de réaliser une ou plusieurs orifices 6 de n’importe quel type permettant au flux d’air à filtrer de passer à travers le filtre sans chute de pression significative.
La découpe de la illustre un exemple de la construction de la cartouche de filtre 2. La cartouche de filtre 2 comprend un cadre 7 encadrant l’insert de filtre 8. Le cadre 7 a pour mission de maintenir ensemble les couches de matériaux utilisées pour la filtration et, bien sûr, le matériau filtrant 9, ainsi que d’assurer la résistance mécanique nécessaire. Selon l’exemple, dans l’insert de filtre 8, une structure de support en nid d’abeille 10 est placée assurant la répartition homogène du matériau filtrant 9 – dans le présente exemple, des granulés – précédemment rempli. Une telle structure de support 10 est principalement requise pour le matériau filtrant 9 à l’état de poudre ou de granulés en grains fins, alors que pour les granulés en grains plus gros et en quantité suffisante, on peut considérer que la répartition homogène du matériau filtrant 9 est assurée.
Les deux surfaces limites extérieures de l’insert de filtre 8 sont constituée de couches de préfiltration et de postfiltration 11, 12 respectivement, dans le présent exemple, en acier inoxydable, mais des filtres HEPA peuvent également être utilisés. Dans le filtre du présent exemple, l’épaisseur du matériau filtrant 9 présent dans l’insert de filtre 8 est de 20 mm, l’épaisseur des couches 11, 12 est de 5 mm. Selon les résultats des expériences, ces épaisseurs permettent d’assurer l’efficacité de la filtration souhaitée, sans pour autant constituer d’obstacle pour le milieu gazeux, dans ce cas l’air circulant au travers du filtre, aucune chute de pression intempestive ne se produit. Bien entendu, l’application, le nombre et la disposition des couches 11, 12 peuvent également être mis en œuvre autrement afin de les adapter à la tâche actuelle à accomplir.
Dans le cas de l’exemple présenté, l’insert de filtre 8 doté d’une résistance mécanique modérée est inséré dans une cartouche de filtre 2 garantissant la résistance mécanique requise et une grande facilité de manipulation. Cette solution permet d’insérer rapidement et facilement dans une cartouche de filtre 2, un insert de filtre 8 aux paramètres adaptés à l’usage. Il est bien sûr possible de concevoir le filtre selon le modèle de sorte que l’insert de filtre 8 prenne lui-même le rôle de la cartouche de filtre 2 et que l’insert de filtre 8 puisse être inséré lui-même dans le boîtier de filtre 1.
Pour un professionnel, il est évident que des éléments structurels non représentés sur le dessin peuvent être fixés ou formés sur le boîtier de filtre 1 pour permettre, conformément à l’application actuelle du filtre, le raccordement de ce dernier à d’autres unités structurelles, par exemple, aux conduites d’air des systèmes de ventilation, aux systèmes de nettoyage des véhicules, etc.
Afin de surveiller, lors de l’utilisation, l’efficacité de la filtration ou la valeur d’autres paramètres liés à la filtration, on peut insérer un ou plusieurs capteurs, par exemple un module de détection de la qualité de l’air de type ZP07-MP503, dans la cartouche de filtre 2, soit pendant le montage, soit ultérieurement, lors de l’utilisation. Sur la , une porte 13 est prévue à cet effet, à travers laquelle un capteur 14 sélectionné, représenté uniquement de manière symbolique sur la figure, peut être inséré et fixé. Dans le présent exemple, le capteur 14 comporte deux sorties qui sont reliées aux surfaces de connexion 15 formées sur la paroi de la cartouche de filtre 2. Il convient de les disposer à proximité du capteur 14, sur la , elles sont représentées sur le dessus de la cartouche de filtre 2 uniquement à des fins d’illustration. Dans ce cas, dans le boîtier de filtre 1, des contacts correspondant aux surfaces de connexion 15, non représentés sur le dessin, sont formés de manière usuelle dans le domaine, par exemple de manière à réaliser une connexion par ressort, et un circuit électronique traitant le paramètre suivi est en communication avec le capteur 14 via ces contacts. Le nombre des surfaces de connexion 15 et des contacts qui y sont reliés fonctionnellement dépend, selon le cas, du capteur 14 actuel ainsi que du nombre des capteurs 14. Bien entendu, il est également possible d’installer dans la cartouche de filtre 2 un ou plusieurs capteurs 14 avec leur propre source d’alimentation et leur propre unité de communication sans fil, où la durée de vie de la source d’alimentation est en cohérence avec l’utilisabilité et la durée de vie de l’insert de filtre 8. Dans ce cas, il n’y a besoin ni de surface de connexion 15, ni de contact à ressort.
Légende
1 boîtier de filtre
2 cartouche de filtre
3 ouverture
4 porte
5 filet métallique
6 orifice
7 cadre
8 insert de filtre
9 matériau filtrant
10 structure de support
11, 12 couche
13 porte
14 capteur
15 surface de connexion
Selon un autre aspect de l’invention, l’invention porte sur l’utilisation du matériau filtrant ci-dessus pour réduire la concentration des substances suivantes dans des milieu gazeux, de préférence dans l’air, dans l’espace vapeur et/ou dans les gaz résiduaires : par exemple composés organiques volatils (COV), composés organiques semi-volatils (COSV), hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), polychlorobiphényles (PCB), ou, par exemple, pour réduire la concentration des substances suivantes dans les milieux gazeux, dans l’air, dans l’espace vapeur et/ou dans les gaz résiduaires : formaldéhyde, benzène, toluène, xylènes, éthylbenzène, 1,2,4-triméthylbenzène, 1,2,3-triméthylbenzène, 1,3,5 -triméthylbenzène, 2-éthyltoluène, 3-éthyltoluène, 4-éthyltoluène, n-propylbenzène, i-propylbenzène, styrène, cyclohexane, cyclopentane, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, alcool diacétonique, acétate de méthyle, acétate d’éthyle, acétate de n-propyle, acétate d’i-propyle, acétate de n-butyle, acétate d’i-butyle, acétone, méthyléthylcétone, méthyl-i-butylcétone, 2-heptanone, cyclohexanone, méthyl tert-butyl éther, tétrahydrofurane, n-pentane, n-hexane, 2-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, n-undécane, n-dodécane, n-tridécane, n-tétradécane, n-pentadécane, n-hexadécane, trichloroéthylène, dichlorométhane, tétrachloroéthylène, trichlorométhane, éthylglycol, 1-méthoxy-2-propanol, butylglycol, acétate de butylglycol, éthylène glycol, propylène glycol, méthanol, acide chlorhydrique, acide sulfurique et trioxyde de soufre, trioxyde de soufre, ammoniac, dioxines et PCB de type dioxine (chlorobenzènes polycycliques).
Par réduction de la concentration on entend de préférence la filtration, c’est-à-dire, lors de l’application, on dirige le milieu gazeux contenant la substance en question, au travers de l’espace contenant le matériau filtrant.
Exemples
Exemple 1 - Procédé de production
On extrait l’eau en continu du verre soluble (Nom du produit : silicate de sodium DIY Onyx, code produit : C29050106, matières sèches : environ 35,8 %, pH en solution aqueuse : env. 12,5, densité : 1,372 +/- 0,015, viscosité : 625 mPa.s à 20 °C) jusqu’à la formation d’une mousse dure qu’on broie par la suite en poudre fine. L’extraction de l’eau est effectuée dans un générateur de micro-ondes à une fréquence de 2,45 GHz. On observe que l’effet thermique n’est pas le seul à jouer un rôle lors de l’utilisation des micro-ondes, mais des changements physiques et chimiques se produisent également dans le matériau. Elle modifie les propriétés du matériau, comme le montrent nos mesures effectuées. Lors de nos mesures, nous avons constaté que le matériau produit par micro-ondes avait une qualité différente et une capacité d’adsorption plus élevée que le matériau produit dans un four électrique avec les mêmes paramètres (exemples 5 à 8). La durée de l’irradiation pour 200 g de matière initiale liquide est de 12 minutes au total, composée de trois phases réparties de manière égale. Les 4 premières minutes sont suivies d’une pause d’1 minute, au cours de laquelle la température du matériau est de 108,2°C. L’irradiation suivante de 4 minutes est suivie à nouveau d’une pause d’1 minute, la température est de 133°C. Le matériau est alors vigoureusement agité. Vient ensuite la dernière phase de 4 minutes clôturant le procédé. Il est important que la température du matériau ne soit pas supérieure à 200°C lors de la dernière irradiation non plus. La teneur en eau a été déterminée à l’aide d’un humidimètre de type Benetech GM620, en mode spc 1 (M1). La teneur en eau du matériau obtenu par ce procédé est de 12 % massique. Le processus de broyage permet d’obtenir une granulométrie de 0,2 à 0,4 mm. Le matériau obtenu est une poudre blanche neige présentant une structure amorphe (exemple 9).
Exemple 2 - Efficacité
À partir du matériau filtrant de l’exemple 1, en utilisant un matériau filtrant G3 (ses propriétés : matériau polypropylène, épaisseur : 16mm, efficacité de séparation gravimétrique : 82%, classe de filtration : G3, chute de pression à 1,5m/s : 22Pa, chute de pression maximale : 250Pa), on a formé un insert de filtre en tant qu’enveloppe. La source de HAP était un four relié à l’insert de filtre dans un système fermé. Il a été relié à une bouteille de lavage de gaz remplie d’hexane (200ml). L’ensemble du système a été relié à une pompe à jet d’eau fournissant la puissance d’aspiration nécessaire. Pendant le test, lors de l’utilisation du filtre, nous n’avons pas observé de fumée visible dans la bouteille de lavage de gaz et aucune odeur n’a pu être perçue. Dans le cas sans filtre, le gaz résiduaire présent dans la bouteille de lavage de gaz s’est teinté d’une couleur brunâtre opaline et non transparente, alors que lors de l’utilisation du filtre, nous avons obtenu un gaz résiduaire incolore, parfaitement translucide et limpide.
Le laveur de gaz contenait 15 ml de n-hexane que nous avons transvasé après la mesure dans un tube à essai et évaporé à 1,5 ml dans un courant d’azote. L’échantillon d’hexane obtenu a été analysé par une chromatographie en phase gazeuse, la méthode utilisée ayant une limite de détection (nd) fixée à 0,0005 µg par composant.
MS000 : Echantillon blanc (hexane blanc, sans passage gaz) ;
MS001 : Air atmosphérique (air conduit à travers l’hexane, sans filtre) ;
MS002 : Source active de HAP (gaz résiduaire conduit à travers l’hexane, sans filtre) ;
MS003 : Source de HAP MS002 avec 0,3 g de matériau filtrant ;
MS004 : Source intensive active de HAP ;
MS005 : source de HAP selon MS004 avec 30,0 g de matériau filtrant.
Composants MS 000
BLANC / µg		 MS 001 /
µg		 MS 002 /
µg		 MS 003 /
µg		 MS 004 /
µg		 MS 005 /
µg
naphtalène nd nd 0,304 0,305 42,9 2,91
2-méthyl-naphtalène nd nd 0,067 nd 1,29 nd
1- méthyl-naphtalène nd nd 0,097 0,012 1,07 0,003
acénaphtylène nd nd 0,039 0,002 2,79 0,052
acénaphtène nd nd 0,014 nd 0,026 nd
fluorène nd nd nd nd 0,233 nd
phénanthrène nd nd nd nd 0,753 nd
anthracène nd nd 0,009 nd 0,224 nd
fluoranthène nd nd nd nd 0,631 nd
pyrène nd nd nd nd 0,574 nd
benzo(a)anthracène naphthalène ne nd 0,001 0,004 0,001 0,229 nd
chrysène nd nd 0,002 nd 0,158 nd
benzo(b)fluoranthène+
nd
0,019
0,015
0,037
0,393
0,023
benzo(k)fluoranthène
benzo(e)pyrène nd 0,002 0,001 0,001 0,147 nd
benzo(a)pyrène nd 0,002 0,002 nd 0,25 nd
indeno(1,2,3-cd)pyrène nd nd 0,001 nd 0,222 nd
dibenzo(a,h)anthracène nd 0,002 nd nd 0,028 nd
benzo(g,h,i)pérylène nd 0,004 nd nd 0,211 nd
Total naphtalène nd nd 0,468 0,317 45,3 2,91
Total HAP sans naphtalène nd 0,03 0,087 0,041 6,87 0,075
Total HAP nd 0,03 0,555 0,358 52,2 2,99
Comme on peut le constater en comparant les séries de données MS002 - MS003, une quantité aussi faible que 0,3 g de matériau filtrant est capable de filtrer 35,5 % des HAP. Une comparaison des séries de données MS004 - MS005 montre clairement que 30 g de matériau filtrant filtre 94 % des HAP des gaz résiduaires.
Exemple 4 - Procédé de fabrication du produit NPL1
Le produit NPL1 a été fabriqué par le procédé de combustion décrit dans cet article. L’échantillon a été préparé par la méthode de combustion en utilisant l’hydroxyde de sodium (NaOH, Aldrich), le SiO2et l’urée (CO(NH2)2, Aldrich). Le NaOH et l’urée ont été dissous dans une quantité minimale l’eau, puis le SiO2a été dispersé dans cette solution pour obtenir ainsi un matériau visqueux qui a été chauffé à 70 °C jusqu’à ce qu’il sèche. Pour finir, la poudre a été traitée thermiquement à 500 °C pendant 5 min, puis à 700 °C pendant 4 h afin que le matériau cristallise.
Exemple 5 - Comparaison Raman
Les silicates produits selon les exemples 1 et 4 ont été analysés à l’aide du microscope Raman dont nous disposons, qui est l’une des techniques les plus modernes avec une résolution possible allant jusqu’à 1 à 5 μm. L’instrument est un microscope d’imagerie Raman DXR3xi (ThermoFisher). La longueur d’onde du laser utilisé est de 532 nm.
Les figures 1 et 2 illustrent chaque spectre Raman séparément enregistré à partir des échantillons sur toute la plage (50 à 3400 cm-1). Les tableaux 2 et 3 comprennent les intensités correspondant aux pics. La montre une comparaison des spectres des échantillons. Il existe une différence significative dans les spectres Raman des échantillons : le spectre Raman de l’échantillon faisant l’objet de l’invention présente des pics à 281,5 et à 712,7 cm-1, alors que l’échantillon NPL1 ne présente pas de pic à ces nombres d’onde. Le pic à l’intensité la plus élevée est observé au nombre d’onde 1086,3 pour l’échantillon faisant l’objet de l’invention ; et à 1069,2 cm-1pour l’échantillon NPL1. Cela indique clairement que compte tenu aussi de la qualité des deux échantillons, les matériaux sont partiellement différents.
Position des pics dans l’échantillon faisant l’objet de l’invention / cm-1 Intensité relative des pics
155,37 1373,121
281,52 3069,677
545,52 2452,104
712,67 510,722
1086,3 11045,308
Positions des pics dans l’échantillon NPL1 / cm-1 Intensité relative des pics
60,46 1113,154
72,65 978,019
94,09 761,232
108,73 1098,92
165,94 574,484
540,38 1162,581
1069,22 7275,068
Example 6 - Comparaison thermogravimétrique (TG)
L’essai TG a été réalisé conformément à la norme MSZ EN ISO 11358-1:2014.
Les mesures ont été effectuées avec un instrument de mesure TGA Setaram, Labsys Evo. Une atmosphère d’azote a été utilisée comme milieu inerte, la plage de températures étant de 50 à 800 °C et la vitesse de chauffage de 20 °C/min. Dans l’instrument, l’échantillon est placé sur une balance d’analyse à haute sensibilité se trouvant dans un four à chauffage électrique et programmé. L’appareil enregistre ainsi la courbe Δm en fonction de la température. De cette manière, l’appareil est capable de décrire de nombreux changements physiques et des transitions de phase. Pour une analyse plus précise et détaillée, la dérivée des courbes (DTG) est également indiquée dans les figures.
Le tableau 4 résume les résultats de l’analyse TGA des échantillons. Pour l’échantillon faisant l’objet de l’invention on peut distinguer 4 étapes de décomposition et 2 pour l’échantillon NPL1. Les premières étapes peuvent indiquer la perte d’eau. La perte de masse totale à 800 °C est de 9,7% pour l’échantillon faisant l’objet de l’invention et de 14% pour l’échantillon NPL1. Les figures 4 et 5 montrent les pertes de masse (TG) des deux échantillons et leur dérivée (DTG) en fonction de la température, tandis que la compare les courbes TG relatives des deux échantillons.
Étapes de décomposition Tinf [°C] Perte de masse [%]
Produit faisant l’objet de l’invention NPL1 Produit faisant l’objet de l’invention NPL1
1 105,2 111,1 0,26 2,6
2 194,9 226,7 3,8 11,4
3 276,1 - 1,4 -
4 292,7 - 4,5 -
Les pertes de masse peuvent être attribuées au séchage et à la présence de substances volatiles physiquement liées. Aucune transition de phase ne s’est produite dans cette plage. On peut clairement voir que les deux échantillons différents sont capables d’adsorber des quantités différentes d’autres molécules, en outre, de plus ils les libèrent dans des plages différentes. Cela suggère que ces composants liés ont des qualités différentes.
En outre, il est important de noter la forme des deux courbes TGA présentées dans la . Cela montre clairement que non seulement elles sont décalées l’une par rapport à l’autre, mais que leurs bosses forment également des courbes différentes. Cela suggère qu’il n’y a pas seulement une différence dans la forme du cristal, mais aussi dans la qualité et la composition du matériau, et montre clairement que les molécules libérées diffèrent en volume et en force de liaison, et donc probablement aussi en leur qualité.
Exemple 7 - ICP-OES
Les ions métalliques mobiles présents dans la maille pouvant avoir un effet important sur les interactions crées par les cristaux ainsi, leur analyse a également été réalisée. L’instrument que nous avons utilisé était le PlasmaQuant PQ9000 ICP-OES, TOPwave de Analytik Jena, adapté pour l’analyse de traces.
Nos résultats sont présentés dans le tableau 5.
Échantillons Produit faisant l’objet de l’invention NPL1
Éléments MS mg/kg MS mg/kg
Mg 3,98 6,32
Ca 233 301
Na 29086 29557
K 480 635
Al 10,6 12
Fe 4,34 3,06
Mn 0 0,13
Le tableau montre clairement que la teneur en magnésium parmi les métaux énumérés est significativement différente, en outre, celle en potassium est également significative, mais les deux échantillons présentent des différences concernant leur teneur pour tous les métaux. C’est la raison de la différence de leur capacité à établir certaines interactions.
Exemple 8 - Microscope
Les figures 7 et 8 illustrent les photographies des cristaux. Elles démontrent la structure cristalline différente, qui est évidente à une résolution de 50 micromètres. Les différentes structures et morphologies cristallines dépendent des différentes techniques de production et déterminent fondamentalement les propriétés des silicates, leur capacité d’adsorption et de rétention de certaines molécules.
Exemple 9 - XRPD
Nous avons effectué l’identification de phase par diffraction de rayons X de l’échantillon faisant l’objet de l’invention. Les analyses ont été réalisées avec un appareil Bruker D8 Davinci Advance. Les mesures des pièces analysées ont été effectuées en géométrie de Bragg-Brentano en utilisant le rayonnement Cu K-alpha1-alpha2 avec une tension d’accélération de 40 kV et un courant de 40 mA.
Comme on peut le voir clairement sur la , l’échantillon présente une structure amorphe.
Exemple 10 - Comparaison de l’efficacité
À partir de l’échantillon faisant l’objet de l’invention et de l’échantillon NPL1, 3-3 échantillons individuels d’une masse exacte connue ont été prélevés. Les échantillons ont été placés dans des récipients scellés, dans lesquels un volume d’environ 20 à 30 ml des solutions suivantes a été préalablement versé, puis scellé :
  • Ammoniac : concentration nominale : 25% ;
  • Formaldéhyde : formaldéhyde 36% (39 p/v%) stabilisé avec 10% de méthanol.
Chaque échantillon a été exposé aux différents espaces vapeur pendant au moins 72 heures, et chaque échantillon a été exposé dans un espace vapeur contenant un seul composant pour empêcher la liaison compétitive des différents composés.
Ils ont ensuite été conditionnés dans des emballages qui réduisent autant que possible l’exposition à l’air extérieur, et transportés dans un laboratoire partenaire.
Il est nécessaire de mentionner que les échantillons ont perdu de leur structure poreuse, ils sont tombés comme des soufflés et leur couleur blanche d’origine est devenue bleu clair. Ces matériaux se mélangent à l’eau, on peut donc supposer que de la rétention d’eau s’est également produite sur les surfaces.
Les résultats sont résumés dans le tableau 6.
Composant analysé Quantité liée [μg/g]
Produit faisant l’objet de l’invention NPL1
1. Ammoniac 22 16
2. Formaldéhyde 231 215
Les résultats du tableau montrent que les échantillons contenaient de l’ammoniac et du formaldéhyde. En outre, on peut observer que par unité de masse, l’échantillon faisant l’objet de l’invention est pollué par plus d’ammoniac et de formaldéhyde.

Claims (10)

  1. Utilisation d'un matériau filtrant contenant du Na2SiO3,
    le matériau filtrant contenant du Na2SiO3caractérisé en ce que la teneur en eau du matériau filtrant est de 8 à 14% massique, de préférence de 10 à 14% massique, mieux de 12 à 13% massique par rapport à la masse totale du matériau filtrant, et en ce que qu'il présente des pics caractéristiques dans son spectre Raman, aux nombres d'onde suivants (± 5 cm-1) : 281 cm-1 et 712 cm-1, de préférence aux nombres d'onde suivants (± 5 cm-1) : 155 cm-1, 281 cm-1 et 712 cm-1; à mesurer à l'aide d'un laser d'une longueur d'onde de 532 nm et en ce qu qu'il dispose d'au moins 3 étapes de décomposition sur sa courbe thermogravimétrique (TG), de préférence aux températures suivantes (± 2°C) : 195°C, 276°C et 293°C ; à mesurer selon la norme (MSZ) EN ISO 11358-1:2014 ;
    pour réduire la concentration des substances suivantes dans des milieux gazeux, de
    préférence dans l'air, dans l'espace vapeur et/ou dans les gaz résiduaires : composés
    organiques volatils (COV), composés organiques semi-volatils (COSV), hydrocarbures
    aromatiques polycycliques (HAP), polychlorobiphényles (PCB)
    ou
    pour réduire la concentration des substances suivantes : formaldéhyde, benzène, toluène, xylènes, éthylbenzène, 1,2,4-triméthylbenzène, 1,2,3-triméthylbenzène, 1,3,5 -triméthylbenzène, 2-éthyltoluène, 3-éthyltoluène, 4-éthyltoluène, n-propylbenzène, i-propylbenzène, styrène, cyclohexane, cyclopentane, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, alcool diacétonique, acétate de méthyle, acétate d'éthyle, acétate de n-propyle, acétate d'i-propyle, acétate de n-butyle, acétate d'i-butyle, acétone, méthyléthylcétone, méthyl-i-butylcétone, 2-heptanone, cyclohexanone, méthyl tert-butyl éther, tétrahydrofurane, n-pentane, n-hexane, 2-hexane, n-heptane, n-octane, n-nonane, n-undécane, n-dodécane, n-tridécane, n-tétradécane, n-pentadécane, n-hexadécane, trichloroéthylène, dichlorométhane, tétrachloroéthylène, trichlorométhane, éthylglycol, 1-méthoxy-2-propanol, butylglycol, acétate de butylglycol, éthylène glycol, propylène glycol, méthanol, acide chlorhydrique, acide sulfurique et trioxyde de soufre, trioxyde de soufre, ammoniac, dioxines et PCB de type dioxine (chlorobenzènes polycycliques).
  2. Utilisation d'un matériau filtrant selon la revendication 1 pour réduire la concentration des HAP.
  3. Utilisation d'un matériau filtrant selon l'une des revendications 1 ou 2, dans laquelle le matériau filtrant est essentiellement composé de Na2SiO3 et d’eau adsorbée.
  4. Matériau filtrant contenant du Na2SiO3, caractérisé en ce que la teneur en eau du matériau filtrant est de 8 à 14% massique, de préférence de 10 à 14% massique, mieux de 12 à 13% massique par rapport à la masse totale du matériau filtrant, et en ce que qu'il présente des pics caractéristiques dans son spectre Raman, aux nombres d'onde suivants (± 5 cm-1) : 281 cm-1 et 712 cm-1, de préférence aux nombres d'onde suivants (± 5 cm-1) : 155 cm-1, 281 cm-1 et 712 cm-1; à mesurer à l'aide d'un laser d'une longueur d'onde de 532 nm, et en ce qu'il dispose d'au moins 3 étapes de décomposition sur sa courbe thermogravimétrique (TG), de préférence aux températures suivantes (± 2°C) : 195°C, 276°C et 293°C ; à mesurer selon la norme (MSZ) EN ISO 11358-1:2014.
  5. Matériau filtrant selon la revendication 4, caractérisé en ce
    que dans la plage inférieure au nombre d'onde 120 cm-1, son spectre Raman ne comprend
    pas de pic dont l'intégrale atteint la moitié de l'intégrale du pic situé au nombre d'onde 540 cm-1 (± 5 cm-1), de préférence, dans la plage inférieure au nombre d'onde 120 cm-1, il ne comprend pas de pic du tout.
  6. Matériau filtrant selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que, dans la plage de 100 à 110°C, il dispose tout au plus d'un pic représentant une perte de masse inférieure à 2% par rapport à la masse initiale du matériau filtrant.
  7. Procédé de fabrication d'un matériau filtrant à partir d'une solution aqueuse de Na2SiO3 dans de l'eau selon l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'extraction d'eau jusqu'à atteindre une valeur en teneur d'eau de 8 à 14%, de préférence de 10 à 14% massique, mieux de 12 à 13% massique par rapport à la masse totale du matériau filtrant et en ce que l'extraction est effectuée par micro-ondes dans une plage de fréquences comprise entre 2,0 et 3,0 GHz, à une température inférieure à 200 °C.
  8. Procédé de fabrication d'un matériau filtrant à partir d'une solution aqueuse de Na2SiO3 dans de l'eau selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'eau est extraite de la solution aqueuse de Na2SiO3 par micro-ondes à une fréquence de 2,45 GHz et à une température inférieure à 200 °C.
  9. Procédé de fabrication d'un matériau filtrant à partir d'une solution aqueuse de Na2SiO3 dans de l'eau selon l'une des revendications 7 ou 8 caractérisé en ce que l'extraction d'eau s'effectue de manière continue ou par étapes.
  10. Procédé de fabrication d'un matériau filtrant à partir d'une solution aqueuse de Na2SiO3 dans de l'eau selon l'une des revendications 7 à 9 caractérisé en ce que le matériau est agité pendant l'extraction d'eau.
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