Caractérisation physico-chimique des aérosols

La directive européenne 2008/50/CE impose de surveiller les particules dans l’air ambiant et fixe des objectifs qualité. De même, l’exposition par inhalation des travailleurs et du public vis à vis des particules devient de plus en plus préoccupante. Dans ce contexte, il est nécessaire de pouvoir caractériser les particules sous forme d'aérosols.

Prestations proposées

Caractérisation des paramètres physico-chimiques suivants :

  • Concentration : concentrations massique et en nombre par des moyens de mesure en temps réel,
  • Diamètre : caractérisation granulométrique des particules en suspension,
  • Morphologie : observation des particules,
  • Composition chimique : élémentaire et moléculaire.

Moyens

Pour ce faire, le LNE est équipé de moyens de génération d'aérosols et d’outils pour réaliser des mesures en temps réel (on-line: résolues dans le temps). Il dispose également de moyens de prélèvements nécessaires à la réalisation de mesures a posteriori (off-line) nécessitant une étape de prélèvement en amont de l’analyse. Les instruments disponibles au LNE pour réaliser ces mesures sont listés ci-dessous.

Moyens de génération d'aérosols :

Instrumentation Spécifications Usage instrumentation
Nébuliseur Gamme de génération :
100 nm - 1µm
Adapté à la génération d'aérosols en voie humide (suspensions colloïdales par exemple)
Electrospray Gamme de génération :
5 nm - 150 nm
Adapté à la génération d'aérosols en voie humide (suspensions colloïdales par exemple)
Vortex Shaker Gamme de génération :
PM10, PM2.5
Aérosols submicronique et super-micronique
Adapté à la génération d'aérosols en voie sèche (poudres, granulats, ...). Générateur adapté à la mesure de pulvérulence de poudres nano-structurées
Générateur par décharge électrique Gamme de génération :
quelques nm - 200 nm
Adapté à la génération d'aérosols de carbone, cuivre, argent, aluminium…

 

Mesures on-lines :

Instrumentation Spécifications Usage instrumentation
S    MPS (Scanning Mobility Particle Siz     er) Gamme de mesure :
5 – 1000 nm
Résolution temporelle minimale de l'ordre de la minute
Mesure de la distribution granulométrique de particules en suspension (Diamètre & Concentration)
APS  (Aerodynamic Particle Sizer) Gamme de mesure :
0,5 – 20 µm
Résolution temporelle minimale d’une seconde
Mesure de la distribution granulométrique de particules en suspension (Diamètre & Concentration)
DMS (Dynamic Mobility Spectrometer) Gamme de mesure :
5 – 1000 nm
Résolution temporelle minimale d’une seconde
Mesure de la distribution granulométrique de particules en suspension (Diamètre & Concentration)
CPC (Condensation Particle Counter) Gamme de mesure :
5 – 2 000 nm
En temps réel
Mesure de concentration en nombre de particules

TEOM (Tapered Element Oscillating Microbalance)

  • Résolution en concentration massique au µg/m3
  • Résolution temporelle de 2 secondes
Mesure de la concentration en masse de particules

 

Moyens de prélèvement pour caractérisation off-line :

Instrumentation Spécifications Usage instrumentation
Prélèvement par filtration       Utilisation de différents types de filtres et membranes Mesure de concentration massique et caractérisation off-line (Morphologie & Composition chimique)
Prélèvement par précipitation électrostatique Utilisation de différents types de susbstrats (grilles de microscopie, mica, …) Mesure de la distribution granulométrique de particules et caractérisation off-line (Morphologie & Composition chimique)
Prélèvement par diffusion-impaction Gamme de mesure :
2 nm – 35 µm
Mesure de la distribution granulométrique en masse (Diamètre Concentration massique) et caractérisation off-line (Morphologie & Composition chimique)

 

Mesure off-line :

 Instrumentation Usage instrumentation
SEM – FEG (Scanning Electron Microscopy – Field Emission Gun) Observation des particules prélevées avec un grossissement jusqu’à 50 000 x couplé à une analyse d’image
Caractérisation en taille
SEM – EDX (Scanning Electron Microscopy – Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) Caractérisation de la composition chimique élémentaire des échantillons
ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) Caractérisation de la composition chimique élémentaire des échantillons
AFM (Atomic Force Microscopy) Mesures des forces d’adhésion des particules
Caractérisation topographique à l’échelle nanométrique
Caractérisation en taille

 

Règlementations

Directive 2008/50/CE, valeurs limites d'exposition (ANSES, INRS).

Produits concernés

Tous types d'aérosols tels que par exemple :

  • Mesure de pulvérulence de poudres nano-structurées
  • Mesure de pollution particulaire en air ambiant, sources et évolution temporelle des particules en suspension,
  • Mesure de la pollution particulaire en milieu industriel/ambiance de travail, sources et évolution temporelle des particules en suspension,
  • Test d’efficacité des filtres,
  • Evaluation des dispositifs d’épuration d’air, d’admission/échappement,
  • Caractérisation d’aérosols émis dans le cadre de la combustion de matériaux nano-composites,
  • Caractérisation métrologique de sprays et de nébuliseurs pour l’administration d’aérosols à caractère médical : détermination de la taille et des concentrations particulaires.....

 

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