Type de document
Rapports de recherche scientifique
Année de publication
2020
Langue
Français
Résumé
La filtration est un moyen simple et efficace pour capter des particules de différentes tailles. C’est un des outils utilisés dans le domaine de la santé et la sécurité au travail pour maîtriser l’exposition aux particules ultrafines et aux nanoparticules, tant dans des zones de travail restreintes ou ponctuelles, que dans les systèmes de ventilation générale ou spécifique. La norme actuelle, dans le cas de la ventilation générale, limite l’évaluation de l’efficacité de filtration à des particules dont la taille est comprise entre 0,3 et 10,0 µm. Même si la taille des particules les plus pénétrantes dans le cas de filtres (et media) purement mécaniques et à faible vitesse de filtration est communément admise à 300 nm, la littérature parle plutôt d’une gamme de tailles allant de 100 nm à 300 nm.
L’état des connaissances actuelles ayant montré que la performance des filtres dans leur ensemble en fonction de la taille des nanoparticules est encore très limitée, l’objectif principal de ce projet a donc été de développer une procédure de mesure pour évaluer la performance des filtres utilisés dans les systèmes de ventilation pour la filtration des particules de taille inférieure à 300 nm incluant les particules ultrafines (PUF). L'originalité du travail effectué repose sur l'obtention de mesures d’efficacité reproductibles en fonction de la taille pour des particules inférieures à 300 nm. Pour cela, un banc d’essai a été conçu et validé, puis une procédure de mesure a été développée afin de connaître la performance de filtres mécaniques.
La procédure de mesure a été validée par comparaison des mesures de pénétration sur deux bancs de tests et pour des particules nanométriques. Trois filtres différents ont été utilisés pour cette comparaison : un filtre classé MERV 8, un classé MERV 14 et un dernier classé HEPA. Ces trois filtres permettent d’illustrer la gamme de pénétration pouvant être mesurée sur les bancs de tests.
Les mesures de performance (pénétration et perte de charge) de cinq filtres ont ensuite été obtenues. Les résultats sont en adéquation avec la théorie classique de filtration pour les media mécaniques et avec les mesures expérimentales précédentes sur les media et les filtres. Les données présentées dans ce rapport montrent que la plage de 150 – 500 nm permet de donner une meilleure estimation de la taille des particules les plus pénétrantes, contrairement à la taille fixe de 300 nm.
Ce projet fait partie de l’entente entre l’Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail et l’Université Concordia pour la mise en place d’une plateforme de recherche sur la filtration des particules et des gaz. Il constitue donc la première étape dans la création du laboratoire sur la filtration des particules, situé à l’Université Concordia.
Abstract
Filtration is a simple and effective tool to capture particles of different sizes. It is one of the tools used in the occupational health and safety field to control exposure to ultrafine particles (UFPs) and nanoparticles, both in limited and makeshift working spaces and in general or specific ventilation systems. The current standard, in the case of general ventilation, limits the evaluation of the effectiveness of filtration to particles with a diameter ranging from 0.3 to 10.0 µm. Although the size of the most penetrating particles in the case of purely mechanical filters (and media) with a slow filtration speed is generally acknowledged to be 300 nm, the literature mentions a range of diameters from 100 nm to 300 nm.
Since the current state of knowledge showed that in general the performance of filters based on the size of nanoparticles is still very limited, the main objective of this project was therefore to develop a measurement procedure to evaluate the performance of filters used in ventilation systems to filter particles smaller than 300 nm including UFPs. What makes this work original is the fact that it obtained reproducible effectiveness measurements as a function of size for particles smaller than 300 nm. To do this, a test bench was designed and validated and then a measurement procedure was developed to determine the performance of mechanical filters.
The measurement procedure was validated by comparing penetration measures for nanometric particles on two test benches. Three different filters were used for the comparison: one rated MERV 8, one rated MERV 14 and one rated HEPA. The three filters revealed the range of penetration that could be measured on the test benches.
Performance measures (penetration and pressure drop) of five filters were then obtained. The results are in accordance with classical filtration theory for mechanical media and with the previous experimental measures for media and filters. The data presented in this report show that a range from 150 to 500 nm gives one the best estimate of the diameter of the most penetrating particles, unlike a fixed diameter of 300 nm.
This project was executed under the agreement between the Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail and Concordia University to develop a research platform on the filtration of particulate matter and gases. It therefore constitutes the first step in creating the particle filtration laboratory, located at Concordia University.
ISBN
9782897971311
Mots-clés
Essai de filtres, Filter testing, Ventilation, Particule ultrafine, Ultrafine particle, Nanoparticule, Nanoparticle, Dimension des particules, Particle size, Filtration de l'air, Air filtration, Efficacité de filtration, Filtration efficiency, Mesure du volume des particules, Particle volume determination, Évaluation de l'exposition, Exposure evaluation, Détermination expérimentale, Experimental determination
Numéro de projet IRSST
2014-0063
Numéro de publication IRSST
R-1107
Citation recommandée
Brochot, C., Abdolghader, P., Haghighat, F. et Bahloul, A. (2020). Développement d'une procédure d'évaluation de la performance de filtres de ventilation pour des particules de taille inférieure à 300nm, incluant les nanoparticules (Rapport n° R-1107). IRSST.