Brevet FR2846892A1 — publié le 20040514

La présente invention a pour objet un système permettant de situer l'état de saturation d'un filtre moléculaire à adsorption, comme, par exemple, un filtre à charbon actif, par l'utilisation d'une molécule traceuse. Il est connu d'utiliser, pour la détection de la présence de gaz, un tube. 5 calorimétrique, notamment pour tester à sa sortie, la saturation d'un filtre à adsorption moléculaire, comme par exemple, un filtre à charbon actif ou toute matière adsorbante. Il est connu également d'utiliser pour la détection de la présence de gaz, des systèmes basés sur la plus ou moins grande conductibilité électrique en présence de certaines molécules, comme par exemple une céramique microporeuse ou des:o composants électroniques dont la sensibilité est adaptée à la présence de molécules étrangères à l'air. Toutefois, dans le premier système, il est nécessaire d'utiliser un tube calorimétrique spécifiquement approprié à la molécule que l'on cherche à détecter, ce qui n'est pas toujours possible, surtout dans le cas o le filtre moléculaire renferme plusieurs 15 polluants et que le premier désorbé du filtre n'est pas connu à priori. Le deuxième inconvénient du premier système est qu'il nécessite de faire un test colorimétrique fréquent pour ne pas laisser un filtre désorber à l'insu de l'utilisateur, surtout quand le filtre recycle l'air après filtration dans la pièce o se trouve l'usager. Pour ce qui concerne le deuxième système qui, lui, peut être employé comme - 1 gardien permanent d'une filtration correcte ou prévenir une saturation, son inconvénient se situe dans le fait que les systèmes courants de ce type ne peuvent pas détecter toutes les molécules. Ils sont, par exemple insensibles, entr'autres molécules, à celles qui composent les vapeurs acides, ce qui rend ces systèmes inopérants, principalement si c'est une molécule non détectable qui désorbe la première du filtre. r> Il est bien connu que les systèmes de détection de la saturation des filtres à adsorption moléculaire, par exemple à charbon actif ont les inconvénients précités qui rendent leur usage limité à des utilisateurs conscients du cadre de leur usage, ce qui restreint considérablement leur utilisation. Bien entendu, il -est possible d'utiliser un détecteur du type analyseur de laboratoire tel qu'un chromatographe en phase gazeuse ou d'autres systèmes complexes et onéreux mais ceci n'est pas imaginable pour un usage, par exemple, avec une enceinte de laboratoire pour manipulation de polluants à recyclage de l'air filtré sur filtre à adsorption moléculaire par exemple, à charbon actif, le cot d'une telle installation de détection étant prohibitif rendant l'enceinte de protection inapte à concurrencer les systèmes classiques comme les sorbonnes. En conséquence, le cot du système de détection de la saturation doit être adapté à un surcot acceptable sur une enceinte de protection à recyclage de l'air filtré. Le système selon l'invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités en détectant la saturation d'un filtre quelles que soient la ou les molécules qui constituent la saturation du filtre moléculaire à adsorption, ce système étant facile à fabriquer, facile à installer, bon marché et totalement fiable. Le système selon l'invention, à l'inverse des systèmes existants, ne cherche pas à identifier l'une quelconque ou les molécules qui constituent la saturation du filtre à adsorption moléculaire au moment o l'une d'entr'elles désorbe du filtre. En effet, sans entrer ici dans le détail du phénomène bien connu de l'adsorption moléculaire sur filtre, comme par exemple à charbon actif, il est courant de considérer l'épaisseur du filtre ou sa hauteur comme étant " la colonne d'adsorption ". Ainsi, un filtre à adsorption moléculaire se charge progressivement de polluants, d'amont en aval, quand un flux d'air pollué le traverse sous l'influence d'une ventilation et se débarrasse de son ou de ses polluants en traversant la colonne d'adsorption que constitue le filtre. En d'autres termes, la colonne d'adsorption étant constituée de sites d'adsorption sur lesquels les molécules polluantes se fixent, la colonne d'adsorption que constitue le filtre moléculaire se remplit de polluants en allant, sous l'influence de la ventilation, de l'amont vers l'aval, au fur et à mesure de l'occupation des sites de captation. Le système selon l'invention est caractérisé en ce que l'on injecte cycliquement d'une manière manuelle ou automatique, en amont de la colonne d'adsorption du filtre moléculaire, par exemple à charbon actif, un traceur, constitué par une molécule choisie pour occuper, par affinité, des sites de petite dimension qui seront obstrués progressivement par des molécules polluantes de plus grandes dimensions, véhiculées au travers de la colonne d'adsorption par l'air à filtrer. Dans le système selon l'invention au fur et à mesure que la colonne d'adsorption se remplit de molécules plus grosses que la molécule du traceur, celui-ci, progresse d'amont en aval dans la colonne d'adsorption afin de trouver des sites disponibles et ainsi de suite jusqu'au moment o, ne trouvant plus de site disponible, il sort de la colonne d'adsorption et active un détecteur placé en aval du filtre et approprié à reconnaître la molécule traceuse. Selon l'invention, c'est la molécule traceuse qui désorbera la première du filtre saturé selon une autre caractéristique de l'invention, non limitative, la molécule traceuse est avantageusement une molécule de BUTANE (CH3 CH2 CH2 CH3) permettant l'emploi d'un détecteur bon marché couramment employé pour la détection de ce type de molécule. Ledit détecteur alertera l'utilisateur de la nécessité de changer le filtre arrivé à saturation. On peut également utiliser la molécule de BUTANE (CH3 CH2 CH2 CH3) et ses isomères ou la molécule de PROPANE (C3 H8) ou de PENTANE (C5 H12) et ses 5 isomères ou de CYCLOPENTANE (C5 H10) ou d'ETHANE (C2 H6) ou de METHANE (CH4). De même, dans la famille des ALCENES, PENTENE et ISOMERES (C5 H10), BUTENE et ISOMERES (C4 H8), PROPENE (C 3 H6), ETHENE ETHYLENE (C2 H4) ainsi que dans la famille des ALCYNES, BUTYNE et ISOMERES (C4 H6), PROPYNE (C3 H4) 10 et ETHYNE ACETYLENE (C2 H2) des molécules traceuses peuvent être avantageusement choisies comme traceur ayant des affinités pour être attiré par des sites adsorbants microporeux de petite dimension. L'énumération ci-dessus n'est pas limitative d'autres molécules peuvent être choisies pourvu qu'elles aient des affinités à occuper des sites microporeux de petites dimensions. 1 5 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'une de ses réalisations et à l'examen du dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue schématique d'une enceinte de filtration comportant un filtre par exemple à charbon actif et munie du système de détection selon l'invention. La figure 2 est une vue schématique d'une enceinte filtrante comportant deux filtres, 20 par exemple, à charbon actif et du système de détection selon l'invention. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement, en coupe, une enceinte de filtration de laboratoire pour manipulation de polluants à recyclage dé l'air filtré. Cette enceinte 1 est munie à sa partie supérieure d'un filtre 2 à adsorption moléculaire à charbon actif. Ce filtre 2 est surmonté d'une chambre 3 pourvue à sa 25 partie supérieure d'un ventilateur 4 aspirant l'air de l'enceinte 1 au travers du filtre 2 vers l'extérieur. Sur la table de travail 5 de l'enceinte 1 est disposé un récipient 6 contenant un produit chimique 20 d'o émanent des gaz polluants 21. Sur le côté de l'enceinte 1 est disposé un conteneur 7 de gaz traceur, par exemple, du BUTANE (CH3 CH2 CH2 CH3). 30 Ce gaz est injecté cycliquement par un dispositif non représenté par l'intermédiaire d'un conduit 8 commandé par une vanne 9, débouchant au sommet de l'enceinte 1. Dans la chambre 3 est disposé un détecteur 10 du gaz traceur choisi dont les impulsions sont transformées en signal sonore ou visuel par un dispositif électronique 1 1 approprié. Sous l'action du ventilateur 4 disposé en aval du filtre 2, le polluant 21 mélangé à l'air 22 est aspiré au travers du filtre 2. Le gaz traceur injecté dans le mélange sera détecté par le détecteur 10 si, ne trouvant plus de site dans le filtre 2, il ressort dans la chambre 3. Sur la figure 2 on a représenté schématiquement, en coupe, une enceinte de filtration dans laquelle on retrouve les différents éléments de la figure 1. Dans cette réalisation, le ventilateur 4 est disposé en amont d'une colonne filtrante composée de deux filtres 2a et 2b au-dessus desquels deux détecteurs IOa et Ob reliés à un dispositif d'alarme correspondant 11 a et 11 b. Le gaz traceur est injecté comme dans l'exemple de la figure l par un conduit 8 commandé par une vanne 9 débouchant sous la colonne filtrante. Dans cette réalisation, le gaz traceur étant détecté par le premier détecteur 1Oa cela laisse à l'utilisateur une grande marge de sécurité et permet de changer un des filtres avant saturation du second. Bien entendu, il est imaginable, sans changer le sens de l'invention, de disposer à des places différentes un ou plusieurs détecteurs du traceur entre l'amont et l'aval de la colonne d'adsorption, afin par exemple de prédire ou prévenir le moment o le filtre sera saturé par le ou les polluants. Il est aussi imaginable, sans changer le sens de l'invention, de disposer le détecteur r2) du traceur entre deux ou plusieurs filtres. - REVENDICATIONS 1. Procédé permettant de situer l'état de saturation de la colonne d'adsorption d'un filtre à adsorption moléculaire, par exemple à charbon actif, caractérisé s en ce que l'on injecte en amont de la colonne d'adsorption que constitue le filtre, un traceur constitué par une molécule choisie pour occuper par affinité des sites d'adsorption de petites dimensions, qui seront obstrués progressivement d'amont en aval de la colonne d'adsorption, par des molécules polluantes que le filtre est chargé de capter pour qu'en finalité, la molécule traceuse ne trouvant plus de site disponible, sorte en aval du filtre moléculaire et soit reconnue par un détecteur approprié à reconnaître la molécule traceuse. 2. Procédé selon la revendications caractérisé en ce que l'injection de la molécule traceuse est déclenchée cycliquement par une action manuelle. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injection de la molécule traceuse est déclenchée cycliquement par une action automatique. 4. Procédé selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la molécule traceuse est une molécule de BUTANE (CH3 CH2 CH2 CH3) ou 20 ses isomères. 5. Procédé selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la molécule traceuse est choisie parmi les molécules de PROPANE (C3 H8) ou PENTANE (C5 CH12) et ses isomères ou CYCLOPENTANE (C5 Ho10) ou d'ETHANE (C2 H6) ou METHANE (CH4), ou encore choisie dans la famille 25 des ALCENES, PENTENE et ISOMERES (C5 H10), BUTENE et ISOMERES (C4 H8), PROPENE (C3 H6), ETHENE ETHYLENE (C2 H4) ainsi que dans la famille des ALCYNES, BUTYNE et ISOMERES (C4 H6), PROPYNE (C3 H4) et ETHYNE ACETYLENE (C2 H2). 6. Procédé selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la molécule traceuse est choisie parmi les molécules qui ont une affnité à occuper, dans la colonne d'adsorption des sites de petite dimension. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que le détecteur de la molécule traceuse est choisi pour reconnaître celle-ci.