Protection respiratoire au charbon actif

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Les polluants et contaminants atmosphériques proviennent de diverses sources. Bien qu’ils puissent être présents en faibles concentrations, ils peuvent présenter des propriétés nocives et toxiques.

Dans les installations chimiques et industrielles, les laboratoires et autres lieux où les personnes se rassemblent ou travaillent, des contaminants atmosphériques peuvent être présents dans l’air ambiant. Dans de tels environnements, le personnel peut être tenu de porter des respirateurs et/ou des appareils de protection respiratoire afin de préserver sa santé et son bien-être.

Dans des environnements potentiellement plus dangereux, tels que des incidents terroristes, des conflits et des situations d’urgence nécessitant l’intervention des premiers secours ou la défense CBRN, des respirateurs sont portés pour assurer la sécurité du personnel et le protéger contre tout gaz toxique et toute vapeur pouvant avoir été libérés dans l’atmosphère.

L’expertise de longue date de Chemviron dans le développement de nouvelles techniques et de nouveaux produits de charbon actif imprégné a permis aux forces militaires et aux premiers intervenants de relever de nouveaux défis en matière de protection respiratoire.

Respirateurs, contaminants atmosphériques et charbon actif

Le rôle principal d’un respirateur est de protéger le porteur contre l’inhalation de gaz ou de vapeurs nocifs. Il élimine les contaminants présents dans l’air, le purifiant ainsi et le rendant sûr et propre à respirer.

Ces respirateurs purificateurs d’air, appelés équipements de protection respiratoire (EPR), existent sous de nombreuses formes. Beaucoup comprennent des masques faciaux ajustés équipés de cartouches ou de canisters remplaçables. Ces petits filtres contiennent un lit de charbon actif spécialisé (historiquement souvent appelé charbon activé).

Comment fonctionnent les filtres à charbon des respirateurs ?

Les filtres à charbon actif des respirateurs sont conçus pour éliminer les gaz ou vapeurs nocifs de l’air grâce à des processus d’adsorption physique et chimique.

L’adsorption physique est un processus par lequel le contaminant présent dans l’air est fixé dans la structure poreuse du charbon actif grâce aux forces d’attraction de Van der Waals. L’intensité de ces forces dépend de la nature du contaminant. De nombreux contaminants organiques ou composés organiques volatils (COV) sont facilement éliminés par adsorption physique.

Certains gaz inorganiques, tels que l’ammoniac (NH₃) et le dioxyde de soufre (SO₂), ne sont cependant pas fortement attirés par la structure poreuse du charbon actif ; un processus supplémentaire d’adsorption chimique est donc nécessaire. Celui-ci implique l’imprégnation du charbon actif à haute activité avec des solutions chimiques spécialisées.

L’adsorption chimique est une réaction chimique qui se produit dans la structure poreuse du charbon actif entre le composé imprégnant et le contaminant présent dans l’air. Cette réaction modifie les propriétés du contaminant et fixe le composé résultant dans la structure du charbon actif.

La qualité et les propriétés de la matière première de charbon actif utilisée pour le processus d’imprégnation, généralement sous forme de granulés ou de pellets, sont essentielles pour garantir les performances et la qualité du produit final. Un processus de production constant et de haute qualité est ensuite essentiel afin d’assurer une répartition fine de l’imprégnant dans tout le charbon actif, permettant d’équilibrer les mécanismes d’adsorption physique et chimique.

Le procédé d’imprégnation chimique permettant de créer un charbon actif imprégné spécifique varie en fonction des exigences du défi d’adsorption. Compte tenu du caractère critique des applications des respirateurs, la technique d’imprégnation appliquée dans chaque cas doit trouver un équilibre précis entre le type d’imprégnant requis, la quantité d’imprégnant et la nature ainsi que la forme de la matière première de charbon actif.

Étant donné que de nombreux respirateurs doivent souvent faire face à la fois à des défis liés aux gaz organiques et inorganiques, il est important de prendre en compte la perte de capacité d’adsorption physique due à l’ajout d’imprégnant, par rapport à l’amélioration de la chimisorption obtenue grâce au processus d’imprégnation. Comme un charbon actif imprégné est capable à la fois d’adsorption physique et chimique, cette fonctionnalité le rend idéal pour les applications de respirateurs et de filtres.

Certains composés, tels que les aldéhydes à chaîne courte, peuvent bénéficier à la fois des processus d’adsorption physique et chimique. Dans ces cas, une attention particulière est nécessaire pour sélectionner soigneusement les agents d’imprégnation chimique, en tenant compte de leur effet sur les caractéristiques d’adsorption physique du charbon.

Normes des filtres de respirateurs

Pour la protection du personnel, les respirateurs industriels et les applications d’hygiène, la norme britannique et européenne BS EN 14387 est la norme la plus couramment utilisée, couvrant les critères de performance des filtres de respirateurs.

types de filtres couverts par cette norme sont les suivants :

Type A : Pour une utilisation contre certains gaz/vapeurs organiques dont le point d’ébullition est supérieur à 65 °C, conformément aux spécifications du fabricant du respirateur.

Type B : Pour une utilisation contre certains gaz et vapeurs inorganiques, conformément aux spécifications du fabricant.

Type E : Pour une utilisation contre le dioxyde de soufre et d’autres gaz et vapeurs acides, conformément aux spécifications du fabricant.

Type K : Pour une utilisation contre l’ammoniac et les dérivés organiques de l’ammoniac, conformément aux spécifications du fabricant.

Type AX : Pour une utilisation contre certains gaz/vapeurs organiques dont le point d’ébullition est inférieur à 65 °C, conformément aux spécifications du fabricant.

Type SX : Pour une utilisation contre des gaz et vapeurs spécifiques nommément désignés, conformément aux spécifications du fabricant.

Filtre Spécial Type NOP3 : Pour une utilisation contre les oxydes d’azote, par exemple NO, NO₂, NOx.

Filtre Spécial Type HgP3 : Pour une utilisation contre le mercure.

Filtres à gaz multi-types, par exemple,les filtres ABEK, sont une combinaison de deux ou plusieurs des types mentionnés ci-dessus, à l’exception du type SX, et qui répondent aux exigences de chaque type pris séparément.

En plus des types, les filtres sont également définis par classe comme suit :

Classe 1 : Filtres à faible capacité

Classe 2 : Filtres à capacité moyenne

Classe 3 : Filtres à haute capacité

Dans des situations plus exigeantes, c’est-à-dire pour les premiers intervenants et les filtres CBRN, des normes plus strictes sont requises. Un filtre à charbon actif doit généralement répondre à des exigences d’adsorption de plus en plus élevées, et des performances spécifiques en matière de gaz peuvent souvent s’appliquer. Celles-ci peuvent être propres à un pays, à l’UE, à l’OTAN ou à des normes militaires, telles que MIL-SPEC ou NIOSH CBRN. Ces normes peuvent s’appliquer aux filtres pour masques à gaz de respirateurs, véhicules, navires, bâtiments et abris, avec des filtres destinés à la protection collective.

Il s’agit d’une application très spécialisée ; veuillez donc contacter les experts de Chemviron pour obtenir de l’aide et du soutien.

Il convient de noter que les filtres pour respirateurs et masques à gaz sont plus petits, généralement des filtres à lit mince utilisant un charbon actif de granulométrie plus fine, tandis que les filtres pour véhicules ou bâtiments sont des filtres à lit profond utilisant un charbon à granulométrie plus grossière afin de réduire la perte de charge.

De plus, pour de nombreux véhicules, qu’il s’agisse de voitures particulières ou de véhicules de transport de marchandises, l’utilisation de filtres à charbon pour la protection de l’air de l’habitacle est de plus en plus répandue afin de protéger les passagers et le conducteur des odeurs indésirables et des produits chimiques nocifs. Ceux-ci incluent les COV ainsi que des gaz tels que le SO₂, et des substances difficiles à éliminer comme le formaldéhyde, le H₂S et l’ammoniac.

Quels contaminants peuvent être éliminés à l’aide du charbon actif ?

La liste des contaminants — autres que les COV classiques — pouvant être efficacement éliminés dans les filtres de respirateurs à l’aide de charbons actifs imprégnés spécialisés comprend les suivants :

Acétaldéhyde	Chloroacétophénone	Oxydes d’azote – NO, NO₂, NOx
Gaz acide	Chloropicrine (PS)	Vapeur organique
Acrylonitrile	Agents suffocants	Ozone
Agent VX	Cyanogène	Spray au poivre (OC)
Aldéhydes	Chlorure de cyanogène (CK)	Phosgène (CG)
Ammoniaque	Cyclohexane	Phosphine
Arsine (SA)	Diméthyl méthyl phosphonate (DMMP)	Gaz lacrymogène (CS)
Gaz basique	Formaldéhyde	Sarin (GB)
Agent vésicant	Chlorure d’hydrogène (HCl)	Soman (GD)
Agent sanguin	Cyanure d’hydrogène (AC)	Dioxyde de soufre
Disulfure de carbone	Sulfure d’hydrogène	Tabun (GA)
Sulfure de carbonyle	Vapeurs de mercure	Gaz lacrymogène (CN)
Tétrachlorure de carbone	Méthylamine	Produits chimiques industriels toxiques (TIC)
Agent CBRN	Gaz moutarde (HD)	Matières industrielles toxiques (TIM)
Agents de guerre chimique (CWA)	Agents neurotoxiques	COV (composés organiques volatils)
Chlore	Gaz NIOSH

Remarque : la désignation indiquée entre parenthèses après la description du gaz correspond à la référence militaire de ce contaminant, souvent utilisée dans les normes et les spécifications.

Comment pouvons-nous vous aider?

Le charbon le plus efficace à utiliser dépendra de l’application dans laquelle il est utilisé, du type de filtre, ainsi que des performances en matière de gaz requises. Il est important de préciser si des contaminants ou des normes spécifiques sont applicables.

En tant que producteur européen de charbons actifs imprégnés spécialisés depuis plus de quatre-vingts ans, Chemviron peut fournir des conseils et une assistance expérimentés. En outre, la division textile de Chemviron au Royaume-Uni produit le tissu de charbon actif FLEXSORB® pour une gamme d’applications spécialisées. Cela comprend des tissus de charbon imprégnés pour la défense et d’autres applications de filtration de l’air.

Si vous avez besoin d’aide pour améliorer les performances de vos filtres, choisir le charbon actif approprié ou obtenir des conseils supplémentaires, contactez notre équipe.

Pour plus d’informations sur les COV et autres polluants de l’air, consultez nos articles associés : “Que sont les composés organiques volatils?” & “Quels polluants atmosphériques doivent être éliminés pour obtenir un air pur?