Développement d'un moniteur électrostatique PM (PEM)

par Wen-cheng Gong

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Nicolas Jidenko et de Tsai Chuen-Jinn.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay en cotutelle avec National Chiao Tung University , dans le cadre de École doctorale Ondes et Matière , en partenariat avec Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas (laboratoire) et de Faculté des sciences d'Orsay (référent) depuis le 19-03-2018 .


  • Résumé

    Les échantillonneurs FRM PM2.5 et les moniteurs FEM actuels, qui sont utilisés pour vérifier la conformité de la qualité de l'air PM2.5, utilisent des médias filtrants pour capturer les particules PM2.5. Les problèmes de perte par évaporation des aérosols et d'absorption des gaz se produisent dans le filtre et les particules collectées, ce qui conduit à une concentration imprécise des PM2,5. De plus, la concentration ambiante de PM2,5 diminue d'année en année avec le développement du contrôleur de PM2,5. Cependant, les instruments à filtre mesurent à peine les PM2,5 à faible concentration. Afin de résoudre ces problèmes, le projet de 3 ans est proposé pour obtenir la véritable concentration de PM2,5 via un dispositif basé sur une méthode de charge électrostatique, Ambient PM2.5 Electrostatic Monitor (APEM). L'aérosol ambiant est introduit dans un chargeur unipolaire pour charger les particules, puis les particules chargées restantes entrent dans le système d'électromètre à impacteur inertiel-coupe de Faraday pour mesurer le courant. Le courant peut être transformé en concentration numérique avec l'efficacité de charge connue, puis combiné avec la densité effective pour obtenir la concentration en masse. Afin d'éviter l'influence des aérosols contenus dans l'eau, un sécheur Nafion est déployé en aval du classificateur PM2.5 pour contrôler l'HR en dessous de 35%. Le plus important est que l'APEM ne sera pas affecté par un artefact puisque le média collecteur n'est pas le filtre. De plus, la limite de détection minimale (MDL) peut être aussi faible que quelques milliers de particules. Grâce aux tests en laboratoire et sur le terrain proposés dans ce projet, un modèle sera développé pour prédire les concentrations PM 2.5 à partir des courants de particules mesurés. L'objectif est de développer un instrument de suivie des PM2,5 compétitif au niveau internationale.

  • Titre traduit

    Development of a PM Electrostatic monitor (PEM)


  • Résumé

    The current PM2.5 FRM samplers and FEM monitors, which are used to check the compliance of PM2.5 air quality, use filter media to capture PM2.5 particles. The problems of aerosol evaporation loss and gases absorption occur in the filter and the collected particles, which lead to the inaccurate PM2.5 concentration. Additionally, the ambient PM2.5 concentration decrease year by year with the well development of PM2.5 controller. However, the filter-based instruments hardly measure the PM2.5 in the low concentration. In order to resolve these issues, the 3-year project is proposed to obtain the true PM2.5 concentration via an electrostatic charge method-based device, Ambient PM2.5 Electrostatic monitor (APEM). The ambient aerosol is introduced into a unipolar charger to charge particle, and then the remaining charged particles enter the inertial impactor-faraday cup-electrometer system to measure the current. The current can be transformed to the number concentration with the known charging efficiency, and then combined with the effective density to obtain the mass concentration. In order to avoid the influence of aerosol water contain, a Nafion dryer is deployed in the downstream of PM2.5 classifier to control the RH below 35%. The most important is the APEM will not be affected by the positive and negative artifact since the collecting media is not the filter. Furth more, the minimum detection limit (MDL) can be as low as few thousand particles. Through laboratory and field tests proposed in this project, a calculated model will be developed to predict the PM.25 accurately. After the completion of the project, an accurate automatic PM2.5 monitor is realized and it is hoped that the international competitiveness of the domestic instrumental industry can be greatly enhanced.