DETECTION, EN TEMPS REEL, D'ELEMENTS METALLIQUES PRESENTS DANS LES REJETS ATMOSPHERIQUES INDUSTRIELS PAR TORCHE A PLASMA A COUPLAGE INDUCTIF - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

DETECTION, IN REAL TIME, OF METALLIC POLLUANTS PRESENT IN THE INDUSTRIAL ATMOSPHEIRC EFFLUENTS BY INDUCTIVELY COUPLED PLASMA TORCH

DETECTION, EN TEMPS REEL, D'ELEMENTS METALLIQUES PRESENTS DANS LES REJETS ATMOSPHERIQUES INDUSTRIELS PAR TORCHE A PLASMA A COUPLAGE INDUCTIF

Résumé

This work is devoted to the development of a process of detection in real time of metallic pollutants present in industrial atmospheric effluents. The method of measurement is the atomic spectrometry of emission coupled to an ICP torch (Inductively coupled Plasma). The technology of the fluidized beds is used as system of introduction of the metallic particles into the ICP torch, the interest of the principle of detection resting on the stamping from the usual procedure of calibration of the analytical system.
The results are presented in two parts. The first relates to the diagnosis of plasmas formed with various mixtures of N2/O2 which one corresponds to pure air, the second presents the setting process of detection in real time starting from the intensities ratios of the spectral lines of the metallic element with those of the plasma-producing element (argon or pure air)
The study of the diagnosis of plasmas made up of mixtures N2/O2 relates to the determination of the atomic excitation temperature from the spectral lines of the copper element and the evaluation of the thermal disequilibrium q = Te/Th . This last is obtained by considering the massic enthalpy of various mixtures N2/O2. The existence of a small thermal disequilibrium (q£1,2) is highlighted.
The study of detection in real time by ICP torch, without calibration of the system, is based on three points:
- spectroscopic data processing to determine the values of the intensities ratios of spectral lines;
- the insertion of the intensities ratios and the characteristics of plasma (argon or pure air) into a calculation code of plasma composition;
- the comparison of the mass flux values of the metallic pollutants, in real time, obtained by experimences with those resulting from the elutriation calculation , term which defines the phenomenon of entrainment of the particles out of the fluidized bed. The results made it possible to show the similarity of the analytical system response between the use of argon plasma and that of air.
Ce travail est consacré à l'élaboration d'un procédé de détection en temps réel des polluants métalliques présents dans les effluents gazeux industriels. La méthode de mesure est la spectrométrie d'émission atomique couplée à une torche ICP (Inductively coupled Plasma).
La technologie des lits fluidisés est utilisée comme système d'introduction des particules métalliques dans la torche ICP, l'intérêt du principe de détection reposant sur l'affranchissement de la procédure usuelle d'étalonnage du système analytique.
Les résultats sont présentés en deux parties. La première concerne le diagnostic de plasmas formés de différents mélanges N2/O2 dont un correspond à l'air pur, la seconde présente la mise en œuvre du procédé de détection en temps réel à partir des rapports d'intensités des raies spectrales de l'élément métallique avec celles de l'élément plasmagène (argon ou air pur).
L'étude du diagnostic de plasmas composés de mélanges N2/O2 concerne la détermination de la température d'excitation atomique à partir des raies spectrales de l'élément cuivre et l'évaluation du degré de déséquilibre thermique q =Te/Th régnant au sein du plasma. Ce dernier est obtenu en considérant les enthalpies massiques des différents mélanges N2/O2. L'existence d'un léger déséquilibre thermique (q£1,2) est mis en évidence.
L'étude de la détection en temps réel par torche ICP, sans étalonnage du système, repose sur trois points :
- le traitement des données spectroscopiques pour déterminer les valeurs des rapports d'intensités de raies spectrales;
- l'insertion des rapports d'intensités et des caractéristiques du plasma (argon ou air pur) dans un code de calcul de composition du plasma;
- la comparaison des valeurs de débits massiques des polluants métalliques, en temps réel, obtenues expérimentalement avec celles calculées à partir des formules d'élutriation, terme qui définit le phénomène d'entraînement des particules hors du lit fluidisé.
Les résultats ont permis de montrer la similarité de la réponse du système analytique entre l'utilisation du plasma d'argon et celui d'air.
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Dates et versions

tel-00011712 , version 1 (02-03-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00011712 , version 1

Citer

Damien Vacher. DETECTION, EN TEMPS REEL, D'ELEMENTS METALLIQUES PRESENTS DANS LES REJETS ATMOSPHERIQUES INDUSTRIELS PAR TORCHE A PLASMA A COUPLAGE INDUCTIF. Physique [physics]. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011712⟩
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