Point sur le charbon actif pour filtrer l’air

Les masques anti pollution sont composés généralement de deux types de filtres:
– un filtre en microfibre, contre les particules fines (voir l’article sur les normes ffp)
– un filtre contre les gaz, généralement fait de charbon actif (activated carbon en anglais).

Charbon actif et filtration de l’air

Le charbon actif est un matériau remarquable, très utilisé dans la filtration de l’air, à cause de sa structure très particulière.
Microscope charbon actif

En effet, le charbon actif est une sorte d’éponge de taille moléculaire, capable de capter un grand nombre de particules chimiques par adsorption. En chimie, l’adsorption (ne pas confondre avec absorption) est le phénomène de surface par lequel  des molécules de gaz se fixent sur une surface solide (adsorbant) selon divers processus comme les interactions de Van der Waals ou les interactions dipolaires).

adsorbtion de mollecules

La structure en éponge permet d’avoir une surface d’échange gigantesque. Un gramme de charbon actif peut avoir plus de 1000m2 de surface de contact avec le gaz (surface d’un carré de 10 sur 10m).

Structure du charbon actif

Le charbon actif est fabriqué en chauffant du charbon normal à très haute température.
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Ce procédé va créer des cavités dans le charbon, de deux types: les canaux de circulation et les canaux de piégeage. On parle alors de charbon actif. Les molécules de gaz vont circuler dans les canaux de circulation, et être piégées dans les cavités de piégeage.

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Les gaz vont peu à peu saturer le charbon actif, qui devra donc être remplacé au bout d’un certain temps.
Selon le traitement du charbon actif, sa texture est modifiée, et il attrapera plus ou moins bien certains types de molécules. Les filtres à cartouche permettent d’avoir une épaisseur de filtrage plus importante, mais sont très encombrants, ce qui ne facilite pas leur utilisation au quotidien. Des filtres plats textiles ont donc été développés pour limiter l’encombrement des masques.

Efficacité de la filtration de l’air avec du charbon actif

Le charbon actif est utilisé dans les masques anti pollution, car il filtre assez bien les composés organiques volatils (COV, hexane C6H12 et dérives), le dioxyde de souffre SO2 et l’ozone O3. Le dioxyde d’azote NO2 est moins bien filtré, et requière des filtres spéciaux. Le monoxyde de carbone CO n’est pas filtré par ces types de filtres.

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