Preliminary studies for gaseous dynamic dioxin adsorption on a zeolite, for emission monitoring
Études préalables à l'adsorption en phase gazeuse dynamique de dioxines sur une zéolithe pour la mesure à l'émission
Résumé
The waste incineration leads to the formation of dioxins. These compounds are known to be toxic, even carcinogenic. Therefore, the emitted amounts have to be monitored. This work is part of a comprehensive study of a device for the online analysis of dioxins by means of a pre-concentrator using selective adsorption of toxic congener upon zeolites, allowing thermal desorption and a mass spectrometer. At first, the stakes are exposed. Then a study of flow in porous media aims to determine the best shape of zeolites to promote dynamic gas-phase adsorption. Then the establishment and characterization of a system for gas phase dioxins generation are detailed. This source is adjustable both in concentration and flow, allowing laboratory adsorption studies. The first gas phase adsorption tests show, in agreement with the predictions of the first study, the importance of a regular-shaped adsorbent with small particle sizes. The analysis by thermal desorption of dioxins trapped on grains FAU [NaX] is carried out in a few hours. The ease of use of zeolites in sampling train as adsorbent and their analysis according to EN 1948 standards has been proved during two campaigns at a waste incinerator facility.
L'incinération des ordures ménagères entraine la formation de dioxines. Ces composés sont reconnus comme toxiques voire cancérigènes. La connaissance des quantités émises en temps réel est donc nécessaire. Ces travaux de thèses s'inscrivent dans une étude globale d'un dispositif permettant l'analyse en ligne des dioxines grâce à un système pré-concentrateur utilisant l'adsorption sélective de congénères toxiques sur des zéolithes, supportant la thermo-désorption, et un analyseur en masse. Dans un premier temps, les enjeux sont exposés. Puis une étude des écoulements dans les milieux poreux a pour but de déterminer quelle est la meilleure mise en forme des zéolithes pour favoriser l'adsorption en phase gazeuse dynamique. Ensuite, la mise en place et la caractérisation d'un système de génération de dioxines en phase gazeuse sont détaillées. Cette source est ajustable en concentration et en débit, permettant des études d'adsorption en laboratoire. Les premiers essais d'adsorption en phase gazeuse montrent, en accord avec les prédictions de la première étude, l'importance d'un adsorbant régulier de faible granulométrie. L'analyse par thermodésorption des dioxines piégées sur des grains de FAU [NaX] est réalisée en quelques heures. La facilité d'utilisation de zéolithes dans un système de prélèvement comme adsorbants et leur analyse par les méthodes de la norme EN 1948 a été prouvée lors de deux campagnes sur une unité d'incinération d'ordures ménagères. Ces travaux ont montré que l'analyse quotidienne en ligne des dioxines est d'actualité et pertinente.
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