Brevet FR3074427A1 — publié le 20190607

Dispositif d'echantillonnage de Pair et de capture de polluants diffus particulaires et gazeux de type PCB, dioxine et furane et procede associe La presente invention se rapporte, de maniere generale, aux polluants diffus particulaires et gazeux presents dans fair et en particulier, les polluants de type polychlorobiphenyle, dioxine et furane. Plus precisement, l'invention concerne un dispositif d'echantillonnage de fair et de capture de polluants diffus particulaires et gazeux de type PCB (polychlorobiphenyle), dioxine et furane. La qualite de fair constitue une preoccupation majeure sur le plan environnemental compte tenu de son impact global, notamment sur la sante humaine. Certains polluants organiques persistants (POPs), identifies dans le cadre de la Convention de Stockholm, sont devenus une priorite environnementale mondiale, et en particulier les polluants de type PCB, dioxine et furane. Ces polluants contaminent les sols et leur couverture vegetale, les eaux superficielles et souterraines, ainsi que fair. La contamination des sols, eaux et vegetaux peut etre facilement detectee, analysee et quantifiee. Des moyens d'extraction et d'analyse des PCBs, dioxines et furanes dans les phases liquides et solides sont connus, maitrises et certifies, consistant par exemple en l'extraction par solvants puis la realisation de chromatographie en phase gazeuse couplee a de la spectrometrie de masse. En revanche, la contamination de fair, presente sous deux composantes, canalisee et diffuse, est plus difficile a evaluer. La pollution diffuse se caracterise par sa phase particulaire formee de microparticules et nanoparticules solides et liquides en suspension dans fair, et sa phase gazeuse formee de molecules a l'etat gazeux. Des technologies existent, basees sur la capture des polluants au moyen de filtres en mousse de polyurethane ou de filtres a quartz suivi de l'extraction des produits retenus. Toutefois, ces dispositifs sont inefficaces pour la phase gazeuse. 2 Par ailleurs, des vegetaux de type ray-grass, lichens et bryophytes sont utilises en tant que capteurs biologiques pour la capture de polluants diffus gazeux. Cependant, le caractere aleatoire de la croissance de ces vegetaux et leur sensibilite aux conditions climatiques ne permet pas de 5 faire realiser un echantillonnage de fair et une capture des polluants fiable et standardisee. La presente invention concerne un dispositif d'echantillonnage de fair et de capture de polluants diffus a la fois particulaires et gazeux, de type PCB, dioxine et furane, permettant de realiser un procede 10 d'echantillonnage de fair et de capture des polluants precites de maniere simple, fiable et reproductible en tout lieu et en toute condition. Il est donc propose une cartouche pour la capture de polluants diffus particulaires et gazeux de type polychlorobiphenyle, dioxine et furane, comprenant : une extremite d'admission d'air ; un corps 15 comportant au moins un moyen de capture de polluants configure pour la capture de polluants diffus particulaires et au moins un moyen de capture de polluants configure pour la capture de polluants diffus gazeux ; et une extremite de sortie d'air. Avantageusement, la cartouche peut comprendre au moins un 20 moyen de capture de polluants comprenant une resine neutre formee par un co-polymere polystyrene-divinylbenzene. De preference, la resine neutre est de type XAD 2, XAD 4, XAD 6, XAD 7HP, XAD16, Diaion HP-20 ou Sepabeads. Selon une caracteristique, la cartouche peut comprendre au moins 25 un moyen de capture de polluants comprenant du graphite. Selon une autre caracteristique, la cartouche peut comprendre au moins un moyen de capture de polluants comprenand du polyurethane. Avantageusement, la cartouche peut comprendre au moins un moyen de capture de polluants comprenant du graphite et du 30 polyurethane. De preference, l'extremite d'admission d'air et/ou l'extremite de sortie d'air est/sont recouverte(s) par un materiau poreux. En outre, la cartouche peut comprendre au moins un moyen de capture de polluants comprenant un filtre a particule. 3 De plus, la cartouche peut comprendre au moins un moyen de capture de polluants comprenant une resine chargee. L'invention concerne egalement un dispositif d'echantillonnage de fair et de capture de polluants diffus particulaires et gazeux de type 5 polychlorobiphenyle, dioxine et furane, comprenant : une conduite d'admission d'air ; une conduite de sortie d'air ; un support de cartouche dispose entre la conduite d'admission d'air et la conduite de sortie d'air, le support etant amovible ; une cartouche comme decrite precedemment, disposee dans le support de cartouche, l'extremite d'admission d'air de la 10 cartouche etant disposee en regard de la conduite d'admission d'air et l'extremite de sortie de la cartouche etant disposee en regard de la conduite de sortie d'air ; et des moyens d'aspiration configures pour permettre le passage d'air au travers de la cartouche. De preference, les moyens d'aspiration comprennent un moteur 15 electrique. Avantageusement, les moyens d'aspiration comprennent un debitmetre. L'invention concerne en outre un procede d'echantillonnage de fair et de capture de polluants diffus particulaires et gazeux de type 20 polychlorobiphenyle, dioxine et furane, comprenant une etape d'admission d'air dans un dispositif d'echantillonnage de fair et de capture de polluants diffus particulaires et gazeux comme decrit precedemment. Selon une caracteristique, le procede peut comprendre une etape 25 d'extraction des polluants realisee sur l'au moins un moyen de capture de polluants. Selon une autre caracteristique, le dispositif peut comprendre une pluralite de moyens de capture, le procede comprenant avantageusement une &tape de separation de la pluralite des moyens de capture realisee 30 prealablement a l'etape d'extraction des polluants. D'autres buts, avantages et caracteristiques ressortiront de la description qui va suivre, donnee a titre d'exemple purement illustratif et faite en reference aux dessins annexes sur lesquels : 4 - la figure 1 illustre un dispositif d'echantillonnage de fair et de capture de polluants selon un mode de realisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe du support de cartouche d'un dispositif d'echantillonnage de fair et de capture de polluants selon la 5 figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective dune cartouche de capture de polluants selon un mode de realisation de l'invention ; et - la figure 4 illustre les &tapes d'un procede d'echantillonnage de fair et de capture de polluants diffus particulaires et gazeux selon l'invention. La figure 1 illustre un dispositif 1 d'echantillonnage de fair et de capture de polluants diffus particulaires et gazeux de type PCB, dioxine et furane. Le dispositif 1 comprend un support 2 de cartouche, dispose entre une conduite d'admission d'air 3 et une conduite de sortie d'air 4, et 15 dans lequel est logee une cartouche 5. Le support 2 est amovible et peut ainsi etre retire du reste du dispositif d'echantillonnage 1 afin de faciliter le retrait de la cartouche 5. On pourra prevoir dans un mode de realisation alternatif que le dispositif 1 comprenne une pluralite de supports de cartouche 2 amovible. 20 De plus, le dispositif 1 comprend des moyens d'aspiration 6 configures pour permettre le passage de fair entrant par la conduite d'admission d'air 3 au travers de la cartouche 5. Avantageusement, les moyens d'aspiration 6 comprennent un moteur electrique. De preference, les moyens d'aspiration 6 comprennent en outre un 25 debitmetre 7 permettant de controler le debit d'aspiration de fair traversant la cartouche 5. La cartouche 5, visible aux figures 2 et 3, est apte a etre logee hermetiquement dans le support 2 et est configuree pour la capture de polluants diffus particulaires et gazeux de type PCB, dioxine et furane. 30 La cartouche 5 comprend un corps 8 forme par au moins un moyen de capture de polluants configure pour la capture de polluants diffus particulaires et au moins un moyen de capture configure pour la capture de polluants diffus gazeux. 5 En outre, la cartouche 5 comprend une extremite d'admission d'air 9 et une extremite de sortie d'air 10. La cartouche 5 est placee de sorte que l'extremite d'admission d'air 9 est disposee en regard de la conduite d'admission d'air 3 et l'extremite de sortie 10 est disposee en 5 regard de la conduite de sortie d'air 4. Dans le mode de realisation illustre, la cartouche 5 est de forme sensiblement cylindrique et comporte trois moyens de capture de polluants 11, 12 et 13. Les moyens de capture de polluants 11, 12 et 13 sont superposes pour former le corps 8. Chaque moyen de capture prend, 10 dans cet exemple, la forme dune couche. La couche 11 est formee par une resine neutre de type co-polymere polystyrene-divinylbenzene (DVB). Avantageusement, la couche 11 comprend au moins une resine neutre est choisie parmi les resines suivantes : XAD 2, XAD 4, XAD 6, XAD 7HP, XAD16, Diaion HP-20 ou 15 Sepabeads. En outre, la couche 12 est formee par une couche en graphite pur et la couche 13 est formee par une mousse de polyurethane simple. De preference, la densite de la mousse de polyurethane est comprise entre 0,03 et 0,32 g/cm2. De preference, la taille des particules de graphite est egale 20 100 pm. Les particules sont avantageusement poreuses et la taille des pores est de preference egale a 25 nm. En outre, la masse surfacique du graphite est egale a 120 m2/g. Dune part, la resine et le graphite formant respectivement les couches 11 et 12 capturent specifiquement la phase diffuse gazeuse des 25 polluants de type PCB, dioxine et furane presents dans fair traversant la cartouche 5. D'autre, part, le polyurethane formant la couche 13 capture la phase particulaire des polluants de type PCB, dioxine et furane presents dans fair traversant la cartouche 5. 30 On pourra prevoir que la cartouche 5 comprenne au moins une couche comportant un mélange de graphite et de polyurethane. On pourra egalement prevoir que la cartouche 5 comprenne au moins un moyen de capture de polluants comportant un filtre a particule, 6 une resine chargee ou tout autre polymere apte a capter des polluants diffus particulaires et/ou gazeux. Dans un mode de realisation alternatif, la cartouche 5 peut comprendre un moyen de capture de polluants sous forme dune poudre 5 neutre ou fonctionnalisee, par exemple de la silice, mais aussi sous forme d'un gel, ou encore d'un liquide. Bien entendu, les dimensions, la nature, et le nombre des moyens de capture peuvent etre adaptes en fonction de la nature et de la concentration des polluants diffus a capturer. 10 Avantageusement, un element 14 forme par un materiau poreux recouvre l'extremite d'admission d'air 9. De maniere encore plus avantageuse, un element 15 similaire recouvre l'extremite de sortie d'air 10. Les elements 14 et 15 correspondent, par exemple, a un fritte. L'element 14 poreux implique une meilleure repartition de fair au niveau 15 de l'extremite d'admission de fair 9 de sorte que fair se repartit et traverse le corps 8 de facon homogene. De maniere similaire, relement 15 poreux permet d'eviter que fair se deplace au travers de la cartouche 5 selon des chemins privilegies. Dans un autre mode de realisation, on pourra prévoir qu'un element 20 identique aux elements 14 et 15 soit intercale entre au moins deux moyens de capture de polluants successifs de la cartouche 5. La figure 4 illustre un procede d'echantillonnage de fair et de capture de polluants diffus particulaires et gazeux de type polychlorobiphenyle, dioxine et furane. Le procede comprend une etape 25 d'admission d'air 14 dans un dispositif d'echantillonnage de fair et de capture de polluants diffus particulaires et gazeux 1 tel que precedemment decrit. Les moyens d'aspiration 6 forcent fair entrant a traverser la cartouche 5. Les polluants diffus particulaires et gazeux de type PCB, dioxine et furane sont captes par les moyens de capture 11, 12 30 et 13 de la cartouche 5. Dans une &tape ulterieure, le support de cartouche 2 est desolidarise des conduites d'admission d'air 3 et de sortie d'air 4 et la cartouche 2 peut etre retiree du support 2. 7 Le procede peut alors comprendre une &tape d'extraction 16 des polluants des couches 11, 12 et 13. De preference, les couches 11, 12 et 13 sont localisees dans des modules separes facilitant une &tape de separation 15 prealable a l'etape 5 d'extraction des polluants. Bien entendu, en fonction de la nature des moyens de capture et de la methode d'extraction adoptee, on pourra prevoir que l'extraction des polluants de la cartouche 5 soit realisee sans separation prealable des differents moyens de capture. 10 En particulier, dans l'exemple illustre, la superposition des couches 11, 12 et 13 permet de proceder soit a une analyse globale, soit une analyse separee de la concentration en polluants ayant traverse la cartouche 5 et ayant ete captures dans les differents moyens de capture. L'extraction des polluants captes par les couches 11, 12 et 13 peut 15 etre realisee par un procede faisant intervenir tout dispositif ou solvant adapte qui ne deteriore ou ne solubilise pas les moyens de capture 11, 12 et 13. A titre d'exemple, l'extraction des polluants de la cartouche 5 peut etre realisee par une methode normalisee telle que les methodes USEPA 1613, USEPA 1668 ou EN 19482-4 qui utilisent des extracteurs 20 du type Soxhlet, Accelerated Solvent Extraction (ASE), extracteurs micro-ondes ou simple maceration. Les solvants d'extractions sont, par exemple, le toluene, le chlorure de methylene ou l'hexane. REVENDICATIONS1. Cartouche pour la capture de polluants diffus particulaires et gazeux de type polychlorobiphenyle, dioxine et furane, comprenant : une extremite d'admission d'air (9) ; un corps (8) comportant au moins un moyen de capture de polluants configure pour la capture de polluants diffus particulaires (13) et au moins un moyen de capture de polluants configure pour la capture de polluants diffus gazeux (11, 12) ; et une extremite de sortie d'air (10). 2. Cartouche selon la revendication 1, caracterisee en ce qu'elle comprend au moins un moyen de capture de polluants (11) comprenant une resine neutre formee par un co-polymere polystyrenedivinylb enzene. 3. Cartouche selon la revendication 2, caracterisee en ce que la resine neutre est de type XAD 2, XAD 4, XAD 6, XAD 7HP, XAD16, Diaion HP-20 ou Sepabeads. 4. Cartouche selon Tune quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce qu'elle comprend au moins un moyen de capture de polluants (12) comprenant du graphite. 5. Cartouche selon Tune quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce qu'elle comprend au moins un moyen de capture de polluants comprenant du polyurethane. 6. Cartouche selon Tune quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce qu'elle comprend au moins un moyen de capture de polluants (13) comprenant du graphite et du polyurethane. 7. Cartouche selon Tune quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce que l'extremite d'admission d'air (9) et/ou l'extremite de sortie d'air (10) est/sont recouverte(s) par un materiau poreux (14, 15). 8. Cartouche selon Tune quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce qu'elle comprend au moins un moyen de capture de polluants comprenant un filtre a particule. 9 9. Cartouche selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterisee en ce qu'elle comprend au moins un moyen de capture de polluants comprenant une resine chargee. 10. Dispositif d'echantillonnage de fair et de capture de 5 polluants diffus particulaires et gazeux de type polychlorobiphenyle, dioxine et furane, comprenant : une conduite d'admission d'air (3) ; une conduite de sortie d'air (4) ; un support de cartouche (2) dispose entre la conduite 10 d'admission d'air (3) et la conduite de sortie d'air (4), le support (2) etant amovible ; une cartouche (5) selon l'une quelconque des revendications 1 a 9, disposee dans le support de cartouche (2), l'extremite d'admission d'air (9) de la cartouche (5) etant disposee en 15 regard de la conduite d'admission d'air (3) et l'extremite de sortie (10) de la cartouche (5) etant disposee en regard de la conduite de sortie d'air (4) ; et des moyens d'aspiration (6) configures pour permettre le passage d'air au travers de la cartouche (5). 20 11. Dispositif selon la revendication 10, caracterise en ce que les moyens d'aspiration (6) comprennent un moteur electrique. 12. Dispositif selon l'une des revendications 10 et 11, caracterise en ce que les moyens d'aspiration (6) comprennent un debitmetre (7). 25 13. Procede d'echantillonnage de fair et de capture de polluants diffus particulaires et gazeux de type polychlorobiphenyle, dioxine et furane, comprenant une &tape d'admission d'air (14) dans un dispositif d'echantillonnage de fair et de capture de polluants diffus particulaires et gazeux selon l'une quelconque des revendications 10 30 a 12. 14. Procede selon la revendication 13, caracterise en ce qu'il comprend une &tape d'extraction (16) des polluants realisee sur l'au moins un moyen de capture de polluants. 10 15. Procede selon la revendication 14, caracterise en ce que le dispositif 1 comprend une pluralite de moyens de capture, le procede comprenant une &tape de separation (15) de la pluralite des moyens de capture realisee prealablement a l'etape d'extraction des polluants.