Filtres
Les filtres plans, les membranes et les cartouches filtrantes sont des éléments utilisés pour séparer les particules solides et les aérosols liquides d’un gaz. La capacité d’un support filtrant à retenir les particules n’est pas uniquement liée à l’effet “tamis” mais résulte principalement de l’association de différents principes physiques qui contribuent à obtenir le meilleur résultat.
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Mouvements Browniens (Diffusion)
Le mouvement brownien (diffusion) est le mouvement aléatoire de la particule ou de l’aérosol immergé dans le flux de gaz et il est provoqué par leur collision avec les atomes du gaz sur une échelle moléculaire. Sur l’image, on peut voir que la particule, qui se meut librement dans le flux de gaz, heurte la fibre du filtre. Plus petite est la particule (<0,1 μm) et majeure est la probabilité qu’elle heurte la fibre de l’élément filtrant et donc qu’elle se sépare du flux de gaz. Les éléments filtrants qui utilisent le mouvement brownien obtiennent de meilleures efficacités de filtration pour des particules de petits diamètres aérodynamiques. -
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Inertie (Impact)
Les particules de diamètres supérieurs à 0,3 μm ne suivent pas le courant d’air au travers des filtres à cause de leur inertie. Mais cette même inertie est responsable de leur impact dans les fibres du filtre. A proximité d’une fibre, la ligne de flux du gaz s’écarte en suivant une courbe et la “lourde” particule, par son inertie, suit une ligne droite pour s’impacter. -
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Interception directe
Les particules qui suivent une ligne de flux gazeux peuvent encore être collectées, sans effet lié à leur inertie, si ce flux se rapproche d’une fibre du filtre. Par exemple, si une particule avec un diamètre d’un micron dans un flux gazeux converge à une distance inférieure à 0,5 micron d’une fibre, cette particule touche la fibre et est capturée. -
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Affinité Électrostatique
Les particules sont attirées par des fibres chargées électrostatiquement. Ce mécanisme de capture est indépendant des dimensions des particules. -
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Tamisage
Les particules de dimensions supérieures aux espaces entre les fibres sont piégées dans les mailles du filtre. -
La particule insaisissable
Lorsqu’une particule entre en contact avec une fibre du filtre, elle est extraite du flux d’air et capturée. Le filtre doit être conçu avec un maillage de fibre très serré afin d’attirer les particules grâce aux forces Van der Waals. Une fois collectées sur le filtre, il est très difficile de les retirer efficacement. Comme le montre le graphique ci-dessous, il existe une taille de particules pour laquelle aucun des mécanismes de collecte “mécaniques” (interception, impact ou diffusion) ne fonctionne. Elle est définie comme étant la "taille de particule la plus pénétrante” (most penetrating particle size - MPPS) et représente le meilleur indicateur de performance d’un filtre. Si un filtre dispose d’une performance MPPS élevée, plus grande sera son efficacité de collecte pour des plus petites comme les plus grandes particules.
Fibre de verre
Au cours du temps, Les filtres en fibre de verre borosilicaté sont devenus des supports de plus en plus répandus pour les prélèvements grâce à leur prix économiques et les évolutions en production pour les rendre plus résistants et faciles à manipuler.
Fibre de quartz
Réalisés en quartz 100 % pur, les filtres en fibre de quartz sont les médias filtrants idéaux pour l’échantillonnage en émission, sous des températures élevées grâce à leur résistance à de haute température jusqu’à 900 °C et à leur haute stabilité chimique.
Cellulose
Depuis l’introduction sur le marché de filtres plans, en fibre de verre ou quartz, plus stables, plus purs et considérablement moins onéreux, les filtres en cellulose sont moins utilisés pour les prélèvements en émission...
Membrane polymère Polytétrafluoroéthylène (PTFE)
Grâce à sa faible perte de charge et à son inertie chimique pour différents micropolluants, le PTFE est surtout utilisé pour le prélèvement des fractions particulaires, en particulier...
Membrane polymérique Polycarbonate Track Etch (PCTE)
Les membranes en polycarbonate sont caractérisées par l’importante homogénéité des diamètres des pores obtenue par le...
Membranes céramiques
Composées d’Oxydes d’Aluminium, Titane et Zircon, les filtres céramiques sont utilisés dans des conditions extrêmes ou lorsque l’aérosol doit être récupéré soigneusement par lavage
Membranes en Oxyde d’Alumine (AOX)
Il s’agit de membranes réalisées en alumine anodisée et elles permettent des séparations efficaces sous faible dépression. Les membranes en...
Membranes en Argent (Silver)
Les membranes en argent sont constituées d’argent métallique pur à 99,97% et elles sont utilisées dans de multiples applications grâce à leurs résistance chimiques et thermique.
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