Étude de l'évaporation d'aérosols liquides semi-volatils collectés sur médias fibreux

Study of the evaporation of liquid semi-volatil aerosols collected on fibrous filters

• Auteur / Autrice : Benjamin Sutter
• Direction : Dominique Thomas, Jean-Christophe Appert-Collin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et des produits
• Date : Soutenance le 03/11/2009
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences du génie chimique (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Evelyne Gehin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Thomas, Jean-Christophe Appert-Collin, Evelyne Gehin, Anne Perwuelz, Alain Bernis, Noël Midoux, Denis Bemer, Alain Ginestet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anne Perwuelz, Alain Bernis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polluants atmosphériques

Mots clés libres

Aérosol

Evaporation

Filtre à fibre

Filtration

Semi-volatil

Liquide

Aerosol

Filtration

Fibrous filter

Evaporation

Semi-volatile

Liquid

Résumé

Cette étude s’inscrit dans le cadre de l’amélioration des connaissances liées à l’évaporation d’aérosols liquides semi-volatils collectés sur des filtres à fibres. Le phénomène d’évaporation d’aérosols collectés sur médias fibreux induit des problèmes de sécurité avec notamment une surexposition des salariés aux vapeurs, à l’aval des systèmes généraux de filtration de l’air. De plus, lors des contrôles des concentrations atmosphériques des aérosols, l’évaporation induit une sous-estimation de la phase particulaire de l’aérosol prélevé qui est problématique en termes de prévention de l’exposition. L’objectif de ces travaux a donc été de produire de nombreux résultats expérimentaux afin, d’une part, de compléter les rares présents dans la littérature et, d’autre part, d’améliorer les modèles théoriques développés précédemment. Deux approches expérimentales ont été menées afin d’identifier le processus d’évaporation d’un aérosol collecté. La première, nommée approche globale, permet de suivre l’évaporation de l’aérosol par la quantification des vapeurs à l’aval du filtre, au cours du temps. La seconde, nommée approche microscopique, étudie l’évaporation de gouttes collectées sur les fibres d’une fibre à l’échelle microscopique. Les deux approches réalisées lors de ces travaux s’accordent sur le fait que l’évaporation d’un aérosol liquide semi-volatil ne peut être modélisée par les modèles proposés par la littérature. Des hypothèses ont été avancées afin d’expliquer la divergence de cinétique d’évaporation entre la théorie et les expérimentations

This study falls within the scope of improving knowledge concerning evaporation of semi-volatile liquid aerosols collected on fibrous filters. Under these conditions, the aerosol evaporation phenomenon causes problems of safety, in particular over-exposure of employees to vapours downstream of general air filtering systems. Furthermore, when controlling aerosol atmospheric concentrations, evaporation results in under-estimation of the sampled aerosol particle phase and this is clearly problematic in exposure prevention terms. The aim of this work was therefore to record a large number of experimental data, both to make up for their scarcity in the literature and to improve previously developed theoretical models. Two experimental approaches were implemented to identify the evaporation process for a collected aerosol. The first, termed the global approach, allowed us to monitor aerosol evaporation by measuring vapour quantity downstream of the filter with respect to time. The second, microscopic, approach considers evaporation of droplets collected on the filter fibres on a microscopic scale. The two approaches implemented during this research lead to agreement on the fact that evaporation of a liquid semi-volatile aerosol cannot be satisfactorily represented by the theoretical models proposed in the literature. Hypotheses are advanced to explain the divergence in evaporation kinetics between theoretical and experimental work