Mesure des COV (composés organiques volatiles) à l'aide de détecteurs à photoionisation (PID)

Cet article est le résumé d'un article écrit par E-Instrument (http://www.e-inst.com).

Les composés organiques volatiles (COV) présents dans les entreprises et les locaux d'habitation peuvent être dangereux pour la santé.

Les COV représentent une variété de composés chimiques organiques qui libèrent des molécules gazeuses à partir de leur forme liquide ou solide à la température ambiante. Alors que de nombreux COV sont naturels et importants pour les interactions environnementales, un grand nombre sont émis dans les processus d'origine humaine et sont dangereux pour la santé humaine si respirés à certaines concentrations. L'EPA a déterminé que les concentrations de COV sont à l'intérieur des bâtiments beaucoup plus élevées par rapport à l'extérieur (jusqu'à 10 fois plus élevées), et on estime que 50 à 300 COV différents peuvent être détectés dans l'air des maisons, des écoles, des bureaux et des bâtiments commerciaux à un moment donné. Quelques exemples de ces composés comprennent le formaldehyde, le toluène, le benzène, le xylène, le perchloroéthylène, etc. Les effets néfastes sur la santé causés par l'inhalation de ces produits chimiques peuvent aller d'une irritation temporaire des yeux ou de la gorge, des nausées et des maux de tête, à des maladies à long terme tels que le cancer ou des dommages au foie, les reins ou le système nerveux central.

La concentration des COV doit être maintenue inférieure à 1 ppm. Une concentration plus élevée que 10 ppm peut affecter la santé.

Sources fréquentes de COV

De nombreux produits couramment utilisés peuvent être les sources de ces composés, y compris les produits d'entretien et de nettoyage des bâtiments, peintures, adhésifs, produits d'étanchéité, tapis, cloisons sèches, matériaux d'isolation et bien d'autres encore. Quelques exemples de sources spécifiques et des processus qui émettent généralement des niveaux élevés de COV: gaz de ventilations, techniques de séparation de l'eau, eaux usées industrielles, procédés de fabrication en batch, le raffinage du pétrole, traitement du gaz naturel, procédés pétrochimiques, peintures, etc.

Comment mesurer les COV ?

Pour mesurer avec précision les COV les plus courants trouvés dans les maisons ou les bureaux à des concentrations de l'ordre de quelques parties par milliard (ppb), on utilise des détecteurs à photoionisation (PID). Chaque capteur PID est équipé d'une lampe UV qui émet des photons de haute énergie sur un échantillon d'air ambiant aspiré dans la chambre du capteur (voir schéma ci-dessous). Lorsqu'elles sont frappées par cette lumière UV, la plupart des molécules de COV, à l'exception des COV de faible poids moléculaire, se décomposent en électrons libres et en 'ions chargés positivement. Ce gaz ionisé produit un courant électrique qui est amplifié et converti en une lecture, soit en parties par milliard ou ug / m3. Plus la concentration des COV dans l'échantillon d'air est élevé, plus le courant qui sera généré et détecté par le capteur PID sera important.

Un COV sera ionisé et détectée par le capteur PID si l'énergie nécessaire (potentiel d'ionisation) pour briser la molécule (en cation + électron) est inférieure à l'énergie émise par la lampe UV dans le capteur.

Il existe plusieurs types de lampes qui se distinguent par le gaz contenu, par exemple krypton, xénon ou argon. Chaque gaz émet une énergie photonique spécifique lorsqu'il est excité, ce qui ionise un sous-ensemble différent de molécules de COV. Par exemple les appareils de la série QAI de E-Instruments utilisent une lampe au krypton, qui émet une énergie de photons de 10.6 eV. Les lampes krypton sont optimales pour leur sensibilité élevée, longue durée de vie, et la capacité de cibler une large gamme de COV communs dans les milieux résidentiels et commerciaux.

Bien que les lampes au xénon ont une longue durée de vie, elles ne peuvent détecter les COV dont le potentiel d'ionisation est supérieur à 9.6eV. Cela exclurait les COV les plus courants trouvés dans les maisons et les bureaux.

Les lampes argon sont capables de détecter une très large gamme de COV car elles émettent une énergie de 11.7eV. Cependant, les lampes argon ont une durée de vie courte et il serait nécessaire de les remplacer fréquemment.

Quels COV la lampe Krypton (10.6 eV) peut-elle détecter ?

Les lampes krypton sont capables de détecter des centaines de composés organiques volatiles ayant un potentiel d'ionisation inférieur à l'énergie de 10.6 eV qu'elle émet.

Le tableau suivant donne des indications quant aux COV que le capteur PID de E Instruments peut détecter:

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