Filtration des nanoparticules : application aux appareils de protection respiratoire

Filtration of nanoparticles : Application to Respiratory Protecting Devices

• Auteur / Autrice : Clothilde Brochot
• Direction : Dominique Thomas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et des produits
• Date : Soutenance le 11/05/2012
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réactions et génie des procédés
• Jury : Président / Présidente : Jean-Claude André
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Marchal, Nathalie Michielsen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurence Le Coq, Georges Tymen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Respirateurs

Aérosols

Air -- Épuration

Filtres à air

Mots clés libres

Aérosol

Nanoparticules

Filtration

Medium

Perméance

Appareils de protection respiratoires (APR)

Masques

Fuites

Aerosol

Nanoparticles

Filtration

Medium

Penetration

Respiratory protective devices (RPD)

Masks

Leaks

Résumé

Cette étude a pour objectif de déterminer dans quelle mesure les APR, dont les performances sont qualifiées pour des particules supérieures à 100 nm, sont efficaces pour des nanoparticules. En effet, dans le cas où l'utilisation d'une filtration collective est insuffisante, le port d'un Appareil de Protection Respiratoire (APR) est le dernier rempart préconisé. Une synthèse bibliographique a montré qu'aucune recherche n'a porté sur l'efficacité de demi-masques avec filtres pour des nanoparticules. Le banc d'ETude des NAnoparticules a été dimensionné et réalisé afin de pallier ces manques. Deux demi-masques ont été testés selon différentes configurations d'essais : débit constant et débit cyclique (débit moyen de 84 L/min) ; taille des particules (de 5 à 100 nm) ; pose du masque (scellée, libre, ou avec des fuites calibrées). Les résultats montrent que, dès lors que les APR utilisés contiennent des media (non électrets) efficaces pour des particules de la zone MPPS (100 nm - 300 nm), les APR sont plus efficaces pour les particules nanométriques. De plus, les résultats obtenus, en présence de fuites réelles et calibrées, ont mis en évidence l'importance des fuites au visage dans la détermination des performances des APR. Un modèle de calcul du facteur de protection a été établi, basé sur la différenciation des débits d'air traversant la fuite et le filtre. Cette modélisation a été validée à l'aide des mesures obtenues en présence des fuites calibrées, et appliquée pour l'analyse de nos résultats en pose libre

This study aims to determine how the respiratory protective devices (RPD), whose performances are qualified for particles above 100 nm, are effective for nanoparticles. Indeed, if the use of a collective filtration is inadequate, wearing a RPD is the last protection recommended. A literature review showed that no research concerned the effectiveness of half-masks for nanoparticles. The test bench ETNA has been sized and built to overcome these lacks. Two half masks were tested according to different configurations: constant flow rate and cyclic flow rate (average flow of 84 L /min) ; particle size (from 5 to 100 nm) ; positions of the mask (sealed, usual, or with calibrated leaks). The results show that, since the RPD contain high efficiency filter media (without charged fibers) for the most penetrating particle size (100 nm - 300 nm), the RPD is more efficient for nanoparticles. Furthermore, the results obtained in the presence of actual and calibrated leaks, highlighted the importance of faceseal leakages in determining the performance of RPD. A model for calculating the protection factor was established based on the balance between the airflow through the filter and the leak. This model was validated using measurements obtained in the presence of calibrated leaks, and applied for the analysis of our results in usual position