Méthode de référence en vue d'essais aux sources : Dosage de l'acide chlorhydrique gazeux dans les émissions de sources fixes

Données de catalogage avant publication (Canada)

Vedette principale au titre :
Méthode de référence en vue d'essais aux sources : dosage de l'acide chlorhydrique gazeux dans les émissions de sources fixes

(Rapport ; SPE 1/RM/1)
Texte en français et en anglais disposé tête-bêche.
Titre de la p. de t. additionnelle: Reference method for source testing, measurement of releases of gaseous hydrogen chloride from stationary sources.
Publ. par Environnement Canada.
Comprend des références bibliogr.
ISBN 0-662-56822-2
No de cat. MAS EN49-24/1-1

1. Déchets dangereux -- Canada -- Incinération.
2. Chlorhydrique, Acide -- Aspect de l'environnement.
3. Pollution -- Mesure.

1. Canada. Division de la mesure de la pollution.
2. Canada. Environnement Canada.
3. Collection: Rapport (Canada. Environnement Canada); SPE 1/RM/1.

Édition française :
Module d'édition française
Centre Saint-Laurent
C et P, Environnement Canada
Montréal (Québec) H2Y 2E7

© Ministre des Approvisionnements et Services Canada 1989
No de catalogue En 49-24/1-1
ISBN 0-662-56822-2
Imprimerie Beauregard limitée

Pour obtenir d'autres exemplaires du présent document, s'adresser à :

Division du transfert de la technologie et de la formation
Direction du développement technologique et des services techniques
Conservation et Protection
Environnement Canada
Ottawa (Ontario) K1A 0H3

Pour obtenir des renseignements sur l'utilisation de la MR, s'adresser à :

Division de la mesure de la pollution
Centre environnemental de River Road
Direction du développement technologique et des services techniques
Conservation et Protection
Environnement Canada
Ottawa (Ontario) K1A 0H3

La méthode de référence d'Environnement Canada (MR) décrite dans le présent document sert à mesurer la quantité d'acide chlorhydrique gazeux réjetée dans l'atmosphère par une source fixe. Cette méthode est employée conjointement avec celles qui sont décrites dans le rapport EPS 1-AP-74-1 d'Environnement Canada, intitulé Méthodes de référence normalisées en vue d'essais aux sources: mesure des émissions de particules provenant de sources fixes (version modifiée). En raison de la complexité des protocoles d'échantillonnage et d'analyse, le personnel qui les mets à exécution doit posséder une formation et une expérience appropriées.

Il faut suivre rigeureusement la MR pour essais de conformité car tout écart peut entraîner des résultats erronés. Toute modification apportée aux appareils, réactifs, matériels, protocoles ou calculs spécifiés dans la MR doit être approuvée par écrit par Environnement Canada avant les essais. Si des modifications sont apportées sans approbation préalable, la validité des essais sera déterminée par Environnement Canada dans chacun des cas.

Note: La mention de marques déposées et de produits commerciaux dans le présent rapport ne signifie pas nécessairement qu'Environnement Canada en approuve l'utilisation.

La méthode de référence d'Environnement Canada (MR) sert à déterminer la teneur en acide chlorhydrique (HCl) des filets gazeux dans les conduits de sources fixes. Les protocoles décrits dans le rapport EPS 1-AP-74-1 d'Environnement Canada ainsi que dans les méthodes d'essai normalisées D4327-84 et D512-81 de l'ASTM (American Society for Testing and Materials) doivent être utilisés conjointement avec la méthode de dosage de l'acide chlorhydrique gazeux (1,2,3).

Un échantillon de gaz de cheminée est prélevé pendant environ 20 minutes en un seul point près du centre de la cheminée. Une fois les particules enlevées de l'échantillon de gaz, l'acide chlorhydrique gazeux est recueilli dans une série de petits impingers contenant des quantités connues d'eau distillée ou désionisée. Les chlorures en solution sont ensuite dosés par chromatographie par échange d'ions (2).

La présence de chlorures solubles dans l'eau provenant de composés autres que l'acide chlorhydrique gazeux peut infirmer la précision de la méthode.

• 3.1 Ligne d'échantillonnage pour le HCl
• 3.2 Ligne d'échantillonnage avec sac gonflable intégré
• 3.3 Équipement nécessaire pour la préparation et la récupération des échantillons

3.1 Ligne d'échantillonnage pour le HCl (figure 1)

Figure 1: Ligne d'échantillonnage pour le HCl

Sonde

Sonde en verre borosilicaté, d'environ 13 mm de diamètre intérieur, munie d'une gaine protectrice en acier inoxydable et d'un élément chauffant pouvant maintenir le gaz à la sortie à une température supérieure à 120°C ou au point de rosée acide du gaz échantillonné (la température choisie doit être la plus élevée des deux). Un petit tampon de laine de verre (en quartz ou borosilicaté) est placé dans l'orifice d'entrée de la sonde pour éliminer les particules.

Tube de Pitot

Tube de Pitot étalonné de type S, ou l'équivalent, pour mesurer la pression due à la vitesse des gaz de cheminée.

Manomètre à tube incliné

Manomètre à tube incliné, ou l'équivalent, capable de mesurer à 0,1 mm de H₂O près (0,005 po de H₂0), sur l'échelle de 0 à 25 mm de H₂O (de 0 à 1 po de H₂0), la pression due a la vitesse des gaz dans le tube de Pitot.

Robinet à tournant

Robinet à trois voies en T, avec des joints sphériques 12/5 compatibles avec les petits impingers. Ce robinet permet de purger la sonde, de vérifier l'étanchéité de la ligne d'échantillonnage et de prélever des échantillons de gaz dans la cheminée.

Poire en caoutchouc

Poire à soupape pour purger la sonde.

Petit barboteur

Un petit barboteur de 25 ml à joints sphériques 12/5.

Petits impingers

Trois petits impingers de 25 ml.

Tube de dessiccation

Tube contenant du gel de silice de type indicateur et de granulation 6 à 16 mesh.

Pompe à vide

Pompe à vide, étanche, pour aspirer l'échantillon gazeux.

Robinet de réglage

Robinet à pointeau pour régler le débit de l'échantillonnage.

Rotamètre

Rotamètre étalonné, d'une capacité de 1 à 51/mn, pour mesurer le débit de l'échantillonnage.

Compteur à gaz par voie sèche

Compteur à gaz étalonné pouvant mesurer le volume de l'échantillon à 1 % près, muni d'un dispositif de compensation pour la température ou d'un indicateur de température.

Baromètre

Baromètre permettant de mesurer la pression atmosphérique à 0,35 kPa près (0,1 po de Hg).

3.2 Ligne d'échantillonnage avec sac gonflable intégré (figure 2)

Figure 2: Ligne d'échantillonnage avec sac gonflable intégré

Sonde

Sonde en acier inoxydable ou en pyrex, munie d'un filtre pour éliminer les particules.

Condenseur

Condenseur à air pour enlever l'excès d'humidité.

Robinet de réglage

Robinet à pointeau pour régler le débit de l'échantillonnage.

Pompe

Pompe à diaphragme, étanche, pour aspirer l'échantillon de gaz.

Sac gonflable

Sac en matériel inerte, par exemple en Tedlar, d'une capacité approximative de 30 à 40 litres.

Analyseur

Chromatographe portatif, appareil d'Orsat ou analyseur électronique à combustion pour doser le dioxyde de carbone et l'oxygène dans l'échantillon gazeux.

3.3 Équipement nécessaire pour la préparation et la récupération des échantillons

Cylindre gradué

Cylindre gradué en millilitres.

Graisse pour technique du vide

Graisse à robinets, inerte, pour les hautes températures et le vide poussé.

Pissettes

Pissettes en polyéthylène ou en matériau du même genre pour rincer la verrerie de la ligne.

Flacons

Flacons en polyéthylène ou en matériau du même genre, d'une capacité de 125 ml, avec bouchons étanches.

Balance analytique

Balance capable de mesurer le poids de l'échantillon à 0,1 g près.

Acétone

Réactif pur pour nettoyer la verrerie.

Eau

Eau désionisée ou distillée pour le lavage et la récupération des échantillons. La qualité de l'eau doit être conforme à la norme de l'ASTM spécifiée pour l'eau de type III (4).

• 5.1 Ligne d'échantillonnage pour le HCl
• 5.2 Ligne d'échantillonnage avec sac gonflable intégré

5.1 Ligne d'échantillonnage pour le HCl

5.1.1 Préparation

Tout d'abord, laver la verrerie de la ligne, de préférence dans un lave-vaisselle, à l'aide d'un détersif pour la verrerie de laboratoire. Rincer à l'acétone, puis à l'eau désionisée ou distillée. Rincer à grande eau (distillée ou désionisée) les flacons destinés à recevoir les solutions de HCl.

Verser 15 ml d'eau distillée ou désionisée dans le barboteur et le premier impinger; ne rien mettre dans les deux derniers impingers. Assembler la ligne comme on l'indique à la figure 1. Utiliser de la graisse pour technique du vide pour rendre les joints étanches. Vérifier sur place s'il y a des fuites dans la ligne d'échantillonnage en faisant le vide pour obtenir une pression de 250 mm (10 po) de mercure. À l'aide du robinet à trois voies, fermer l'orifice donnant accès aux impingers. Un débit de fuite inférieur ou égal à 1 % du débit d'échantillonnage est acceptable.

5.1.2 Échantillonnage

Positionner le robinet à trois voies pour isoler les impingers de la sonde. Placer la sonde dans la cheminée et régler l'élément chauffant pour obtenir la température voulue. Enregistrer la pression barométrique, le volume initial du compteur à gaz ainsi que les températures à l'entrée et à la sortie du compteur. Placer les impingers dans un bain de glace concassée. Purger le conduit de la sonde à l'aide de la poire à soupape.

Pour échantillonner, relier les impingers au conduit de la sonde à l'aide du robinet à trois voies, et faire partir immédiatement la pompe. Régler le débit d'échantillonnage à environ 21/mn. Enregistrer le débit initial d'échantillonnage. Mesurer la vitesse des gaz dans la cheminée au moyen du protocole décrit dans la Méthode B du rapport EPS 1-AP-74-1 d'Environnement Canada (1). Calculer le rapport entre le débit initial d'échantillonnage et la vitesse des gaz dans la cheminée. Consigner cette constante de proportionnalité, les lectures des appareils et d'autres renseignements pertinents dans le procès-verbal du dosage du HCl (figure 3). Prendre des lectures toutes les cinq minutes et régler au besoin le débit d'échantillonnage en fonction de la constante de proportionnalité. Au cours de l'échantillonnage, ajouter plus de glace pour que la température des gaz à la sortie du dernier impinger soit de 20°C ou moins.

Figure 3: Procès-verbal du dosage du HCl

Après chaque essai de 20 mn, arrêter la pompe et enlever la sonde de la cheminée. Enregistrer les lectures finales. Effectuer une dernière vérification des fuites dans la ligne d'échantillonnage sous un vide qui n'est pas plus poussé que le plus grand vide qui se produit au cours de l'essai. Un débit de fuite inférieur ou égal à 1 % du débit d'échantillonnage est acceptable. Détacher la sonde de la ligne d'échantillonnage et transporter les impingers dans un endroit propre pour récupérer l'échantillon.

5.1.3 Récupération de l'échantillon

Démonter la ligne d'échantillonnage et verser le contenu des impingers dans un flacon taré à col large. Rincer les impingers, les raccords et le robinet à trois voies avec de l'eau désionisée ou distillée, et ajouter les rinçures au contenu du flacon. Trouver la masse de la solution dans laquelle le HCl a été absorbé, et la consigner dans le procès-verbal du dosage du HCl (figure 3).

5.2 Ligne d'échantillonnage avec sac gonflable intégré

5.2.1 Échantillonnage

Vider de son air le sac gonflable. Assembler la ligne d'échantillonnage comme à la figure 2, sans le sac. Placer la sonde dans la cheminée et purger la ligne d'échantillonnage. Relier le sac à la ligne en s'assurant que tous les raccords sont imperméables. L'échantillonnage du filet gazeux doit se faire en même temps que les essais pour le HCl. Après avoir prélevé un échantillon, enlever le sac et doser le dioxyde de carbone et l'oxygène dans l'échantillon gazeux.

5.2.2 Analyse des gaz

Analyser le contenu du sac et répéter l'analyse jusqu'à ce que les écarts entre les résultats de trois dosages consécutifs ne dépassent pas 0,2 % du volume de chacun des gaz dosés. L'analyseur, ou l'unité d'analyse, doit être vérifié à l'aide d'un gaz de référence déjà analysé que l'on trouve sur le marché. Consigner les résultats dans le procès-verbal du dosage du HCl (figure 3).

Il est recommandé d'employer la méthode D4327-84 de l'American Society for Testing and Materials (ASTM) pour le dosage des chlorures dans l'eau par chromatographie par échange d'ions (2). Seulement quelques millilitres de la solution contenue dans les impingers sont nécessaires, et cette méthode permet de doser de façon sélective les fluorures, les bromures et les chlorures. La limite de détection est d'environ 0,1 μg par millilitre de solution aqueuse. Lorsqu'il y a une forte concentration d'ions, il faut diluer la solution en conséquence.

La méthode D512-81 de l'ASTM (Dosage des chlorures dans l'eau - Méthode A - Titration mercurimétrique) peut également être employée (3). La limite de détection est d'environ 1 μg par millilitre de solution aqueuse. Si les concentrations sont élevées, il faut diluer la solution en conséquence. Les bromures, les iodures, les cyanures et les thiocyanates réagissent aussi avec le nitrate mercurique et sont dosés comme des chlorures. En solution aqueuse, les sulfites et le dioxyde de soufre interfèrent et doivent être éliminés par oxydation.

• 7.1 Volume de gaz à l'état sec
• 7.2 Concentrations de HCl
• 7.3 Concentrations de HCl corrigées
• 7.4 Nomenclature

7.1 Volume de gaz à l'état sec

Convertir, à l'aide de l'équation 1, le volume de gaz à l'état sec mesuré par le compteur en sa valeur aux conditions de référence (température de 25°C et pression de 101,3 kPa).

7.2 Concentrations de HCl

Calculer les concentrations de HCl gazeux à l'état sec, pour les conditions de référence (température de 25°C et pression de 101,3 kPa), à l'aide des équations 2 (concentration en masse, en mg/m³, m/V) ou 3 (titre volumique, en ppm, V/V).

7.3 Concentrations de HCl corrigées

La concentration de HCl peut être corrigée pour un excès d'air de 50 %, un taux de CO₂ de 12 % ou un taux de O₂ de 11 %, à l'aide des équations 4, 5 ou 6.

où

7.4 Nomenclature

A_Cl^-

Concentration des chlorures dans la solution récupérée, en microgrammes par millilitre.

(C_HCl)_mg/m³

Concentration de HCl à l'état sec dans les gaz de cheminée, corrigée pour une température de 298 K et une pression de 101,3 kPa, en milligrammes par mètre cube.

(C_HCl)_ppm

Concentration de HCl à l'état sec dans les gaz de cheminée, corrigée pour une température de 298 K et une pression de 101,3 kPa, en parties par million.

(C_HCl)_12%CO2

Concentration de HCl corrigée pour un taux de CO₂ de 12 %, en milligrammes par mètre cube ou en parties par million.

(C_HCl)_50%EA

Concentration de HCl corrigée pour un excès d'air de 50 %, en milligrammes par mètre cube ou en parties par million.

(C_HCl)_11%O2

Concentration de HCl corrigée pour un taux d'oxygène de 11 %, en milligrammes par mètre cube ou en parties par million.

EA

Volume d'air en excès de la quantité requise pour la combustion stoechiométrique, en pourcentage (V/V).

P_bar

Pression barométrique à l'endroit où sont effectués les essais, en kilopascals.

T_m

Température moyenne du compteur à gaz par voie sèche pendant la durée de l'essai, en kelvins.

V_e

Volume total de l'échantillon liquide contenu dans le flacon, en millilitres.

V_m

Volume total de gaz mesuré par le compteur à gaz par voie sèche, en mètres cubes.

(V_m)_ref

Volume total de gaz mesuré par le compteur à gaz par voie sèche, aux conditions de référence (température de 298 K et pression de 101,3 kPa), en mètres cubes.

% CO₂

Valeur moyenne de la teneur en CO₂ des gaz de cheminée prélevés dans le sac intégré, en pourcentage (V/V).

% N₂

Valeur obtenue en soustrayant de 100 % le pourcentage de CO₂ et le pourcentage de O₂, en pourcentage (V/V).

% O₂

Valeur moyenne de la teneur en O₂ des gaz de cheminée prélevés dans le sac intégré, en pourcentage (V/V).

Y

Facteur pour le compteur à gaz par voie sèche, sans dimension.

1. Environnement Canada, Méthodes de référence normalisées en vue d'essais aux sources: mesure des émissions de particules provenant de sources fixes. Rapport EPS 1-AP-74-1, février 1974 (modifié).
   
   
2. Standard D4327-84, "Standard Test Method for Anions in Water by Ion Chromatography", 1987 Annual Book of ASTM Standards, Volume 11.01 - Water (1).
   
   
3. Standard D512-81, "Standard Test Method for Chloride Ion in Water, Method A - Mercurimetric Titration", 1987 Annual Book of ASTM Standards, Volume 11.01 - Water (1).
   
   
4. Standard D1193-77, "Standard Specification for Reagent Water", 1987 Annual Book of ASTM Standards, Volume 11.01 - Water (1).

• Figure 1: Ligne d'échantillonnage pour le HCl
• Figure 2: Ligne d'échantillonnage avec sac gonflable intégré
• Figure 3: Procès-verbal du dosage du HCl