Brevet FR2721233A1 — publié le 19951222

La présente invention se rapporte à une couche filtrante-adsorbante pouvant être régénérée, utilisable notamment pour des hottes d'aspiration. Au moyen de hottes d'aspiration, on épure des vapeurs très odorantes, en particulier chargées de substances contenant des matières grasses, qui sont principalement produites dans un processus de cuisson. Après le filtrage, l'air épuré peut être recyclé dans la pièce (filtre à circulation) ou bien il peut être chassé de l'immeuble dans l'air atmosphérique (filtre d'évacuation). Toutes les hottes d'aspiration contiennent un filtre à graisses qui sépare les graisses facilement combus- tibles afin de réduire ainsi le danger d'incendie. Dans le cas de hottes d'aspiration avec recyclage de l'air dans la cuisine, ainsi que dans des cuisines de grandes dimensions (hôtels ou restaurants) avec évacuation de l'air à l'exté- rieur, un filtre à odeurs est en outre nécessaire afin d'éviter aux autres pièces et aux bâtiments contigus une gêne due aux odeurs. L'adsorbant utilisé le plus souvent pour de tels filtres à odeurs est du charbon actif, qui se présente presque toujours sous forme d'un revêtement de nattes poreuses. A cet effet, une matière très perméable à l'air, par exemple un voile ou une mousse peu épaisse, est traitée par pulvérisation avec une suspension aqueuse de charbon actif broyé, en mélange avec une dispersion de liant, ou est imprégnée d'une telle suspension, et est ensuite essoree. Toutefois, ces filtres n'ont qu'une courte durée de vie, du fait de la petite capacité d'adsorption due à la faible quantité de charbon actif et à l'agglutination partielle des pores du charbon actif par le liant. Dans une autre forme connue, le filtre à odeurs est constitué d'une charge en vrac de charbon actif. Il est vrai que la capacité d'adsorption est ainsi améliorée, mais d'un autre côté, la cinétique d'adsorption est altérée du fait que les particules de charbon actif sont plus grandes, et le filtre provoque une grande perte de pression. Une amélioration de la capacité de ces filtres a été atteinte par des filtres travaillant selon le principe du lit fixe expansé ou "expanded fixed bed". Selon ce principe, des particules de matière adsorbante de petites dimensions (à grains ou petites particules sphériques de charbon actif ayant un diamètre de 0,3 à 1 mmn) sont fixées sur une struc- ture de support ouverte (matière cellulaire réticulée à pores10 grossiers), qui est le plus souvent de forme plate. De telles matières filtrantes qui sont proposées comme plaques d'épais- seur allant jusqu'à 30 mm ont une bien plus faible perte de pression comparativement aux filtres indiqués ci-dessus et ont une capacité et un rendement élevés du fait de la présence d'une quantité de charbon actif d'environ 200 g/l. La durée de vie est prolongée elle aussi. Toutefois, elle est limitée non seulement par une saturation en substances odorantes, mais aussi par une obturation des pores de transport de l'adsorbant par des graisses qui ne sont pas séparées par le filtre à graisses. Malgré les avantages mentionnés, de tels filtres sont à peine répandus, parce que leur prix de revient est trop haut par rapport à leur durée de vie effective. L'invention est par conséquent basée sur le problème de rendre disponible un filtre pour hottes d'aspira- tion, qui possède aussi une longue durée de vie effective à côté d'une haute capacité et d'une haute cinétique d'adsorp- tion. Le problème est résolu conformément à l'invention par l'utilisation d'une couche filtrante-adsorbante pouvant être régénérée par lavage, en une matière de support très perméable à l'air sur laquelle est fixée, au moyen d'une matière adhésive, un adsorbant en particules de diamètre moyen compris entre 0,2 et 2 mm en une quantité de 50 à 400 g/l, comme filtre à odeurs pour hottes d'aspiration. La couche filtrante-adsorbante conforme à l'invention utilisée pour des hottes d'aspiration est régénérée par lavage. Cette opération est effectuée de préférence par un processus de lavage que l'on peut effectuer de toute manière connue a la main ou à la machine. Le filtre est de préférence lavé dans une machine à laver la vaisselle de type commercial. On élimine ainsi des matières indési- rables qui restent collées à la matière filtrante ou qui recouvrent ou obturent les pores de cette matière, ainsi que des substances adsorbées dans les pores. Ces matières indésirables sont le plus souvent des graisses ou des particules de poussière. Au cours du processus de lavage, ces matières sont pour la plupart éliminées en totalité, ce qui fait que les propriétés adsorbantes de la matière active de la couche filtrante restent intactes. Une ou plusieurs opérations de rinçage peuvent aussi faire suite au processus de lavage. La régénération peut être effectuée de façon répétée, de préférence plus de 50 fois, sans qu'on puisse observer une baisse importante de la capacité d'adsorption et/ou de la cinétique d'adsorption. Selon une forme de réalisation appréciée de l'invention, la couche filtrante-adsorbante affecte la forme d'une plaque ayant une épaisseur de couche comprise entre 6 et 40 mm, de préférence entre 10 et 30 mmin. Un filtre peut être constitué de plusieurs de ces couches filtrantes adsorbantes. Dans une autre forme de réalisation, la couche filtrante-adsorbante en plaque présente des entailles oblongues (par exemple en V). Cette couche est ensuite engagée à l'intérieur d'éléments de fixation de forme cylindrique de façon telle que les bords des entailles disposées chacune dans la direction axiale se touchent. On empêche ainsi un tassement des particules d'adsorbant dans la région intérieure de la couche filtrante; dans le cas contraire, un tassement entraînerait une augmentation de la résistance à l'air. De tels éléments filtrants sont utilisés en particulier dans des hottes d'aspiration installées dans des cuisines à grande échelle. Dans une forme de réalisation particulière selon l'invention, la matière de support très perméable à l'air est une mousse à pores ouverts. Cette mousse à pores ouverts peut être une mousse réticulée de polyuréthanne à pores ouverts, de préférence une mousse réticulée de polyuréthanne à pores ouverts ayant un poids au litre de 20 à 60 g et un diamètre des pores de 1,5 à 3 mm. La mousse peut avoir une porosité d'environ 3 à 12 pores par cm. Dans une autre forme de réalisation de la présente invention, la couche filtrante-adsorbante est disposée par une légère compression sans joint ni cadre dans la hotte d'aspiration. A cet effet, la mousse chargée de l'adsorbant doit présenter une compressibilité d'au moins 2 % sous une pression de 1 à 10 N/cm2. Comme adsorbant, on peut utiliser: du charbon actif (matière carbonisée puis acti- vee qui provient de matières premières végétales (bois, tourbe, houille, etc.); À. du charbon actif en particules sphériques prove- nant de brai de houille ou de résidus de pétrole, ayant un diamètre de 0,2 à 2 mm, de préférence de 0,3 à 1 mm, et/ou une surface spécifique déterminée par la méthode BET, d'au moins 900 m2/g (un charbon actif en particules sphériques de ce type est décrit par exemple dans les documents GB-B-1 525 420, GB-B- 2 012 257, GB-A-2 025 385 ou GB-A-2 053 176); de la houille schisteuse ou du charbon en granules ayant un diamètre de particules de 0,2 à 2 mm, de préférence de 0,3 à 1,0 mm, et une surface spécifique d'au moins 900 m2/g (de tels charbons sont décrits par exemple par H. von Kienle, E. Bader, dans "Aktivkohle und ihre industrielle Anwendung", Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart (1980)); des polymères poreux carbonisés et activés à base de copolymères styrène/acide acrylique ou de copolymères styrène/divinylbenzène sulfones (de tels polymères carbonisés sont décrits par exemple dans les documents US-A-4 040 990, US-A- 4 224 415 ou US-A-4 957 897); des échangeurs ioniques carbonisés et activés à base de copolymères styrène/acide acrylique ou de copolymères styrène/divinylbenzène sulfones (la production de charbon actif à partir de tels échangeurs ioniques est décrite par exemple dans le document DD-B-063 768 ou DE-A-43 04 026) ou des échangeurs anioniques carbonisés et activés à base de résines de polystyrène ou de résines polyacryliques portant des groupes amino ter- tiaires ou quaternaires, notamment des échan- geurs ioniques du type d'un gel (de tels échan- geurs ioniques sont décrits par exemple dans le document DE-A-43 28 219); 25. des polymères poreux (non carbonisés) à base d'un copolymère de styrène et de divinylbenzène réticulé par des ponts CH2 (tels que commer- cialisés par exemple sous le nom de "Sorba- thene " par la firme Dow Chemicals); 30. des particules façonnées de tamis moléculaires, de préférence des tamis moléculaires hydrophobes ayant un module SiO2/A1203 supérieur à 10 (tels que commercialisés par exemple sous la dénomina- tion Zeolith "DAY" par la firme Degussa AG). La mise en place du charbon en particules sphériques sur une matière de support perméable à l'air est décrite par exemple dans le document DE-A-33 04 349 et dans le document EP-B-118 618. L'adsorbant peut par exemple être incorporé à la mousse de polyuréthanne conformément au document DE-A- 38 13 563. L'utilisation de charbon en particules sphériques mène à une prolongation de la durée de vie et à une augmenta- tion de la capacité d'adsorption comparativement au charbon10 actif. Dans le cas du charbon en particules sphériques, en raison de la dureté de sa surface, il ne se produit pratiquement pas d'usure par frottement pendant le processus de régénération. Même dans des conditions sévères de lavage, on n'observe pas de perte de matière ni de baisse, liée à cette perte, de capacité et de cinétique d'adsorption. Selon une forme de réalisation particulièrement appréciée de l'invention, on utilise comme adsorbant du charbon actif imprégné en milieu acide, du charbon actif en particules sphériques, de la houille schisteuse ou du charbon en granules ou bien du charbon actif imprégné en milieu acide obtenu à partir d'échangeurs cationiques, d'échangeurs anioniques ou de polymères poreux carbonisés et activés. L'imprégnation est effectuée par exemple avec de l'acide phosphorique en vue de l'adsorption d'ammoniac et d'amines. Avec de telles matières adsorbantes, on peut neutraliser totalement des odeurs de poisson perçues de façon désa- gréable. Au cas o la couche filtrante utilisée confor- mément à l'invention est constituée de plusieurs couches filtrantes adsorbantes superposées, ces couches peuvent présenter les mêmes propriétés ou des propriétés différentes en ce qui concerne l'épaisseur, l'adsorbant ou la matière adhésive, mais surtout en ce qui concerne l'imprégnation. Si la matière adsorbante, notamment le charbon actif, comme décrit cidessus, subit une imprégnation acide, il s'avère efficace de réimprégner la couche filtrante- adsorbante régénérée après le lavage ou le dernier processus de rinçage afin de compenser des pertes pouvant être dues à5 un épuisement par lavage. Cette réimprégnation peut aussi être effectuée dans le dernier bain de rinçage. Elle peut être effectuée avec du vinaigre du commerce. Un rapport coût/efficacité très favorable résulte de la capacité de régénération du filtre adsorbant pour hottes d'aspiration. Dans une forme de réalisation appréciée selon l'invention, la couche filtrante-adsorbante contient 50 à 400 g/l, de préférence 150 à 350 g/l d'adsorbant. En particulier, on peut utiliser une grosseur de particules de la matière adsorbante qui est au moins trois fois plus petite que le diamètre des pores de la matière de support. L'adsorbant disposé sur la matière de support perméable à l'air peut présenter un diamètre moyen de particules de 0,3 à 1 mm. L'adsorbant peut aussi être appliqué en une quantité comprise entre 100 et 300 g/l, par rapport au volume de la matière de support. La quantité de matière adhésive utilisée dans la couche filtranteadsorbante peut correspondre au poids de la matière de support très perméable à l'air plus ou moins 50 %. Commme matière adhésive, on peut utiliser des polymères organiques réticulables tels que, par exemple, des dérivés d'acide acrylique, de polyuréthanne, de polystyrène, de polyisocyanate, de polymère d'acétate de vinyle ou des adhésifs fusibles. Selon une forme de réalisation appréciée de l'invention, on utilise comme matière adhésive un système prépolymère à deux composants pauvre en solvant, à base de di- et/ou de polyisocyanates masqués qui sont réticulés avec des di- et/ou des polyamines. Cette matière adhésive a une bonne adhérence initiale et présente, pendant la phase de réticulation, un minimum de viscosité prononcé qui conduit à une adhérence optimale. Ce minimum de viscosité de la matière adhésive permet de réduire à un minimum la surface de contact entre la matière de support et l'adsorbant, si bien que la5 grande perméabilité à l'air de la matière de support est conservée. En ce qui concerne ces systèmes, il s'agit de préférence de ceux qui sont proposés par la firme Bayer AG sous la dénomination "IMPRANIL -High-Solid-PUR- Reaktivprodukte".10 Une autre matière adhésive appréciée est consti- tuée de diisocyanates et/ou de polyisocyanates polymériques non masqués, tels que commercialisés par exemple sous la dénomination Levacast Addukt 43131 N par la firme Bayer AG. La réaction de réticulation s'amorce en raison de la présence d'humidité dans l'adsorbant. Dans une autre forme de réalisation selon l'invention, un filtre à graisses est disposé devant la couche filtrante-adsorbante dans la direction d'écoulement. L'invention concerne de même un procédé de régénération d'une couche filtrante-adsorbante pour hottes d'aspiration, dans lequel la régénération consiste en un processus de lavage. Cette régénération peut être effectuée par lavage dans une machine à laver. La couche filtrante-adsorbante contenant l'adsor- bant imprégné peut également être réimprégnée avec un acide apres le processus de lavage. Les indications données ci- dessus sont valables en ce qui concerne l'imprégnation et l'acide. REVENDICATIONS 1. Utilisation d'une couche filtrante-adsorbante régénérable par lavage en une matière de support très perméable à l'air à laquelle est fixé par une matière5 adhésive un adsorbant en particules de diamètre moyen compris entre 0,2 et 2 mm en une quantité de 50 à 400 g/l comme filtre à odeurs pour hottes d'aspiration. 2. Utilisation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le lavage est effectué au moyen d'un lave-vaisselle. 3. Utilisation suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la couche filtrante-adsorbante est constituée d'une couche filtranteadsorbante en plusieurs strates. 4. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'épais- seur de la couche ou des couches filtrantes adsorbantes se situe entre 6 et 40 mm, de préférence entre 10 et 30 mm. 5. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche filtrante-adsorbante présente des entailles oblongues. 6. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la matière de support très perméable à l'air est choisie parmi des mousses à pores ouverts. 7. Utilisation suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la mousse à pores ouverts est une mousse réticulée de polyuréthanne à pores ouverts, de préférence une mousse réticulée de polyuréthanne à pores ouverts ayant un poids au litre de 20 à 60 g et un diamètre des pores de 1,5 à 3 mm. 8. Utilisation suivant la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que la mousse a une porosité d'environ 3 à 12 pores par cm. 9. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche filtrante-adsorbante est disposée par une légère compression dans la hotte d'aspiration sans joint d'étanchéité ni cadre. 10. Utilisation suivant la revendication 9, caractérisée en ce que la mousse chargée présente une compressibilité d'au moins 2 % sous une pression de 1 à N/cm2. 11. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'adsor- bant est du charbon actif. 12. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'adsor- bant est constitué de charbon actif en particules sphériques ayant un diamètre de 0,2 à 2 mm, de préférence de 0,3 à 1 mm. 13. Utilisation suivant la revendication 12, caractérisée en ce que le charbon actif en particules sphériques présente une surface spécifique d'au moins 900 m2/g (Méthode BET). 14. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'adsor- bant consiste en houille schisteuse ou en charbon en granules ayant un diamètre de 0,2 à 2 mm, de préférence de 0,3 à 1 mm. 15. Utilisation suivant la revendication 14, caractérisée en ce que la houille schisteuse ou le charbon en granules présente une surface spécifique d'au moins 900 m2/g. 16. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'adsor- bant est constitué d'un polymère poreux carbonisé et activé à base de copolymères styrène/acide acrylique ou de copoly- mères styrène/divinylbenzène sulfones. 17. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'adsor- bant consiste en un échangeur cationique carbonisé et activé à base de copolymères styrène/acide acrylique ou de copoly- mères styrène/divinylbenzène sulfones. 18. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'adsor- bant consiste en un échangeur anionique carbonisé et activé à base de résines de polystyrène ou de résines polyacryliques portant des groupes amino tertiaires ou quaternaires. 19. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications 11 à 18, caractérisée en ce que l'adsorbant est imprégné d'un agent d'imprégnation acide. 20. Utilisation suivant la revendication 19, caractérisée en ce que l'agent d'imprégnation est l'acide phosphorique. 21. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'adsor- bant est constitué de polymères poreux à base d'un copolymère de styrène et de divinylbenzène réticulé par des ponts CH2. 22. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'adsor- bant est constitué de particules façonnées de tamis molécu- laires hydrophobes. 23. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'adsor- bant contenu dans la couche filtrante-adsorbante est présent en une quantité de 50 à 400 g/l, de préférence de 150 à 350 g/l. 24. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le diamètre des particules de l'adsorbant est au moins trois fois inférieur à celui des pores de la matière de support. 25. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la matière adsorbante présente un diamètre moyen des particules de 0,3 à 1 mm. 26. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la matière adsorbante est appliquée en une quantité de 100 à 300 g/1 sur la base du volume de la matière de support. 27. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la charge de matière adhésive correspond au poids de mousse plus ou moins 50 %. 28. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la matière adhésive contient des polymères organiques réticulables tels que, par exemple, des dérivés d'acide acrylique, de poly- uréthanne, de polystyrène, de polyisocyanate, de polymère d'acétate de vinyle ou des adhésifs fusibles. 29. Utilisation suivant la revendication 28, caractérisée en ce que la matière adhésive contient un système prépolymère de deux composants pauvre en solvant, à base de diisocyanates et/ou de polyisocyanates masqués qui sont réticulés avec des diamines et/ou des polyamines. 30. Utilisation suivant la revendication 28 ou 29, caractérisée en ce que la matière adhésive contient des diisocyanates et/ou des polyisocyanates polymères non masqués. 31. Utilisation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un filtre à graisse est disposé dans la direction d'écoulement devant la couche filtrante-adsorbante. 32. Procédé de régénération d'une couche fil- trante-adsorbante pour hottes d'aspiration, caractérisé en ce que la régénération consiste en une opération de lavage. 33. Procédé suivant la revendication 32, carac- térisé en ce que la couche filtrante-adsorbante est lavée dans un lave-vaisselle. 34. Procédé suivant la revendication 32 ou 33, caractérisé en ce que la couche filtrante-adsorbante conte- nant l'adsorbant imprégné est réimprégnée d'un acide après l'opération de lavage.