TITRE DE L’INVENTION :

DISPOSITIF DE FILTRATION D'UN AIR DESTINE A ALIMENTER UN SYSTEME D'AIR D'UN VEHICULE DE TRANSPORT, SYSTEME COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL DISPOSITIF DE FILTRATION

Domaine technique de l’invention

L’invention concerne un dispositif de filtration de polluants, notamment d’aérosols huileux et des composés olfactifs, présents dans un air destiné à alimenter un système d’air d’un véhicule de transport aérien, ferroviaire ou automobile, tel qu’un système de conditionnement d’air. L’invention concerne également un système d’air, notamment un système de conditionnement d’air d’une cabine d’un aéronef, équipé d’un tel dispositif de filtration.

Arrière-plan technologique

Un système de conditionnement d’air d’un véhicule de transport est conçu pour prélever de l'air à l’extérieur du véhicule de transport, pour conditionner cet air, et pour délivrer cet air à l'intérieur du véhicule de transport. Par exemple, un système de conditionnement d’air d’une cabine d’un aéronef est destiné à fournir à la cabine (qui désigne de manière générale tout espace intérieur de l’aéronef dont la pression et/ou la température doit être contrôlée, tel qu’une cabine pour passagers, le cockpit de pilotage, une soute, etc.) un air à pression et/ou température contrôlées.

Un système de conditionnement d’air d’un aéronef comprend en général et de manière connue un dispositif de prélèvement d’air comprimé sur au moins un compresseur d’un moteur de l’aéronef (tel que par exemple un moteur propulsif ou un moteur auxiliaire de l’aéronef connu sous la dénomination anglaise « Auxiliary Power Unit (APU) » voire depuis un système haute-pression embarqué sur un chariot au sol pour les manœuvres au sol de l’aéronef). Cet air comprimé est en général désigné par la terminologie anglaise « d’air bleed ».

Un air bleed est donc, au sens de l’invention, un air qui provient directement du dispositif de prélèvement d’air, c’est-à-dire en général d’un compresseur d’un moteur propulsif de l’aéronef ou d’un compresseur d’une unité auxiliaire de puissance ou d’un air provenant directement d’un compresseur comprimant l’air extérieur, tel qu’utilisé dans un système de conditionnement d’air électrique.

Un tel système de conditionnement d’air connu comprend également une turbomachine à cycle à air comprenant au moins un compresseur et une turbine couplés mécaniquement l’un à l’autre, ledit compresseur comprenant une entrée d’air reliée audit dispositif de prélèvement d’air comprimé et une sortie d’air, et ladite turbine comprenant une entrée d’air et une sortie d’air reliée à ladite cabine, pour pouvoir l’alimenter en air à pression et température contrôlées.

Dans tout le texte, le terme « turbine » désigne un dispositif rotatif destiné à utiliser l’énergie cinétique de l’air pour faire tourner un arbre supportant les aubes de la turbine. Le terme « compresseur » désigne un dispositif rotatif destiné à augmenter la pression de l’air qu’il reçoit en entrée.

L’air bleed contient des polluants tels que des aérosols huileux, c’est-à-dire des particules en suspension dans l’air issues des lubrifiants ou des huiles utilisés dans le moteur propulsif ou le moteur auxiliaire le cas échéant.

Les systèmes de conditionnement d’air utilisent aujourd’hui couramment des convertisseurs d’ozone qui prennent la forme d’une cartouche catalytique configurée pour éliminer l’ozone et les polluants de l’air avant que ce dernier n’alimente la cabine. Aussi, pour éliminer les polluants de type aérosols huileux, le convertisseur peut être équipé d’un dispositif d’oxydoréduction qui permet d’une part de réduire l’ozone et d’autre part d’oxyder certains polluants. Cependant, ce dispositif n’est pas adapté à tous les polluants contenus dans l’air comprimé et n’est pas suffisamment efficace pour les huiles moteur.

Par conséquent, les polluants de type aérosols huileux utilisés dans les moteurs propulsif ou auxiliaire de l’aéronef peuvent se retrouver dans l’air alimentant l’intérieur de l’aéronef, tel que par exemple la cabine, et par conséquent entraîner des odeurs désagréables pour les passagers.

Les inventeurs ont donc cherché à développer une solution nouvelle pour purifier/dépolluer l’air alimentant l’intérieur d’un aéronef tout en permettant la préservation des équipements du système de conditionnement d’air. Les inventeurs ont notamment cherché à proposer une solution qui puisse être mise en œuvre non seulement dans le cadre des systèmes de conditionnement d’air d’un véhicule de transport, tel qu’un aéronef, mais également dans tous types de systèmes d’air d’un véhicule de transport aérien, ferroviaire ou automobile, nécessitant le traitement d’un air contaminé par des polluants de type aérosols huileux, avant d’être distribué à un consommateur d’air. A titre d’exemple non limitatif, il peut s’agir d’un système d’alimentation en air d’une pile à combustible, d’un système d’inertage de réservoirs, d’un système de refroidissement d’un cycle vapeur, etc.

Objectifs de l’invention

L’invention vise à fournir un dispositif de filtration qui permet de capter les polluants, notamment des aérosols huileux et les composés olfactifs, présents dans l’air destiné à alimenter un système d’air, tel que par exemple un système de conditionnement d’air d’un véhicule de transport aérien, ferroviaire ou automobile.

L’invention vise en particulier à fournir un dispositif de filtration qui contribue à pallier au moins certains inconvénients des solutions connues.

L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation de, un dispositif de filtration qui présente un encombrement réduit, et permet notamment d’adsorber une grande quantité de polluants dans un volume réduit.

L’invention vise aussi à fournir un système de conditionnement d’air qui contribue à traiter l’air alimentant la cabine d’un aéronef afin de pallier les désagréments olfactifs liés aux incidents de fumées engendrant des odeurs désagréables pour les voyageurs.

L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un système de conditionnement d’air qui contribue à prévenir la désactivation des convertisseurs d’ozone.

L’invention vise aussi à fournir un procédé de fabrication d’un dispositif de filtration d’air destiné à équiper un système d’air d’un véhicule de transport aérien, ferroviaire ou automobile.

Exposé de l’invention Pour ce faire, l’invention concerne un dispositif de filtration d’un air destiné à alimenter un système d’air d’un véhicule de transport aérien, ferroviaire ou automobile.

Le dispositif de filtration selon l’invention est caractérisé en ce qu’il comprend une structure tridimensionnelle poreuse comprenant au moins une portion destinée à être en contact avec ledit air à filtrer, dite portion d’échange, ladite portion d’échange comprenant au moins un matériau choisi parmi le carbone, une zéolithe, une structure organométallique (plus connue sous la dénomination anglaise « Metal Organic Framework » ou son acronyme MOF) et leurs mélanges.

Le dispositif de filtration selon l’invention est configuré pour capter les polluants et forme ainsi un filtre de rétention des polluants du type aérosols huileux provenant des moteurs ou des unités auxiliaires de puissance (APU).

Le dispositif de filtration selon l’invention permet de traiter l’air qui circule au moins dans ladite portion d’échange de ladite structure tridimensionnelle poreuse en retenant les polluants de types aérosols huileux provenant, par exemple, d’une huile de type Turbonycoil 600 et Aeroshell Oil 2 d’un moteur propulsif ou d’un moteur auxiliaire de l’aéronef et les composés olfactifs générant des odeurs désagréables. L’air à dépolluer comprend des polluants présents sous différentes formes liquide, solide, ou gazeuse. Les composés olfactifs traités par un dispositif de filtration selon l’invention sont par exemple des acides organiques C5-C9, BTEX (Benzène, Toluène, Ethylbenzène et Xylène), éthylène/Propylène Glycol.

Dans toute la demande, le terme « zéolithe » désigne un aluminosilicate cristallisé présentant un système nanoporeux constitué d’un réseau de canaux interconnectés ou non et de cages occupés par des cations.

L’expression anglaise « Metal Organic Framework » également connu sous l’acronyme « MOF » qualifie un matériau cristallin poreux composé d’arrangements monodimensionnels, bidimensionnels ou tridimensionnels d’ions métalliques, le plus souvent des cations, ou de clusters, coordonnés par des ligands organiques. Dans tout le texte, on utilise indifféremment les termes « structure organométallique », « Metal Organic Framework » ou MOF pour désigner ce matériau. Le carbone et/ou la zéolithe et/ou le Metal Organic Framework de ladite structure tridimensionnelle poreuse permettent chacun au moins d’ adsorber les fractions hydrocarbonées issues des polluants de types aérosols huileux.

Avantageusement et selon l’invention, la portion d’échange est configurée pour pouvoir être traversée par ledit flux d’air à filtrer.

Selon cette variante avantageuse, la structure tridimensionnelle est adsorbante et permet à la fois de traiter l’air qui traverse la portion d’échange de ladite structure et de répartir le flux d’air uniformément dans les conduites de circulation du système de conditionnement d’air, agencées en aval du dispositif de filtration.

En outre, la structure tridimensionnelle poreuse d’un filtre selon l’invention est dépourvue de catalyseur métallique, en particulier de catalyseur permettant de réduire l’ozone.

Selon une variante avantageuse de réalisation de l’invention, la portion d’échange comprend un mélange de carbone, d’une zéolithe et d’un Metal Organic Framework.

Cette association du carbone, d’une zéolithe et d’un MOF favorise les capacités d’ adsorption de la structure tridimensionnelle. En particulier et selon cette variante, l’association des trois matériaux permet une sélection des polluants piégés par chaque matériau. En d’autres termes, un polluant peut être piégé par le carbone, un autre polluant par le MOF et un autre par la zéolithe.

De préférence, le carbone, la zéolithe et le Metal Organic Framework de ladite structure tridimensionnelle poreuse permettent également de détruire les fractions hydrocarbonées issues des polluants de types aérosols huileux.

Ledit dispositif de filtration est de préférence agencé dans un système de conditionnement d’air, en amont d’un convertisseur d’ozone afin de prévenir la désactivation dudit convertisseur d’ozone dont la phase active est très sensible aux polluants. En effet, le dispositif de filtration en amont du convertisseur d’ozone permet de retenir les polluants, ce qui conduit à augmenter la durée de fonctionnement du convertisseur d’ozone et à diminuer la fréquence de maintenance. Selon une variante de l’invention, ladite structure tridimensionnelle poreuse est partiellement ou entièrement formée d’au moins un matériau choisi parmi le carbone, une zéolithe, un MOF et leurs mélanges.

Selon cette variante, au moins une portion de la structure tridimensionnelle est formée par au moins un matériau choisi parmi le carbone, une zéolithe, un MOF et leurs mélanges, cette portion formant alors la portion d’échange selon l’invention.

Par exemple, la structure tridimensionnelle est formée d’un empilement, structuré ou non, de pièces formées chacune en au moins un matériau choisi parmi le carbone, une zéolithe, un MOF et leurs mélanges.

La structure tridimensionnelle poreuse comprend de préférence au moins un matériau permettant de conserver son intégrité physique à une température supérieure à 150°C, de préférence supérieure à 200°C, de préférence supérieure à 250°C, de préférence supérieure à 270°C, de préférence supérieure à 300°C. Ceci est particulièrement avantageux dans le cas d’un dispositif de filtration d’un air destiné à alimenter un système d’air d’un véhicule de transport aérien.

Selon une variante, le volume de ladite portion d’échange correspond au volume de ladite structure tridimensionnelle de manière à former un ensemble monolithique.

Selon cette variante, la structure tridimensionnelle est intégralement formée par au moins un matériau choisi parmi le carbone, une zéolithe, un Metal Organic Framework, et leurs mélanges.

Selon une autre variante de l’invention, ladite structure tridimensionnelle poreuse comprend une portion d’échange comprenant au moins un matériau choisi parmi le carbone, une zéolithe, un Metal Organic Framework et leurs mélanges et une autre portion formée d’un autre type de matériau.

Selon l’invention, ladite portion d’échange comprend au moins un matériau adsorbant sous forme de particules choisi parmi le carbone, une zéolithe, un Metal Organic Framework et leurs mélanges, lesdites particules d’ adsorbant étant liées par un liant, ledit liant comprenant au moins un matériau choisi dans le groupe formé de la boehmite, des alumines hydratées, des alumines de transition et de leurs mélanges

Selon une autre variante avantageuse de l’invention, la structure tridimensionnelle est formée dans un premier matériau et revêtue par un revêtement en un second matériau comprenant au moins un adsorbant sous forme de particules choisi parmi le carbone, une zéolithe, un Metal Organic Framework, et leurs mélanges, lesdites particules d’ adsorbant étant liées par un liant, ledit liant comprenant au moins un matériau choisi dans le groupe formé de la boehmite, des alumines hydratées, des alumines de transition et de leurs mélanges, ce revêtement formant ladite portion d’échange.

La présence d’un liant comprenant de la boehmite et/ou une alumine hydratée et/ou une alumine de transition permet avantageusement d’obtenir une bonne adhésion du revêtement sur le premier matériau de la structure tridimensionnelle.

Dans tout le texte, on entend par « boehmite » ou « oxyde d’hydroxyde d’aluminium », tout composé de formule AIO(OH).

Dans tout le texte, on entend par « alumine hydratée », tout composé de formule chimique (AhCDn^FLC m, n et m étant des entiers. Dans le cadre de cette description, la boehmite n’est pas une alumine hydratée

Dans tout le texte, on entend par « alumine de transition », une alumine chi (ou khi), kappa, gamma, thêta, delta, rho ou êta.

Selon cette variante, la structure tridimensionnelle poreuse est fonctionnalisée en surface pour piéger les polluants.

Selon cette variante de l’invention, la structure tridimensionnelle poreuse est formée en un premier matériau (par exemple un matériau choisi parmi les céramiques, les métaux, les produits organiques et leurs mélanges) et est revêtue, partiellement ou intégralement, d’une couche d’un matériau choisi parmi le carbone, une zéolithe, un MOF et leur mélanges. Ce revêtement forme alors la portion d’échange.

De préférence, le matériau de la structure tridimensionnelle est choisi parmi l’alumine, la mullite, la silice, la cordiérite, la zircone, le carbure de silicium, les verres, les métaux, les alliages métalliques dont les aciers, le polytétrafluoroéthylène ou PTFE, le polyétheréthercétone ou PEEK, le Polytéréphtalate d'éthylène ou PET, les polyuréthanes, les polyesters, notamment l’Ekonol, et leurs mélanges. Dans un mode de réalisation préféré, le premier matériau est choisi parmi les métaux, de préférence parmi les alliages de fer et de chrome et d’aluminium.

Avantageusement et selon l’invention, ladite portion d’échange de ladite structure tridimensionnelle poreuse comprend en pourcentage massique exprimés par rapport à la masse totale de ladite portion au moins 60% de carbone et/ou de zéolithe et/ou de Metal Organic Framework.

De préférence, la quantité de carbone et/ou de zéolithe et/ou de MOF est supérieure à 60%, de préférence supérieure à 70%, voire supérieure à 80%, voire supérieure à 90%, en pourcentage massique de la masse de ladite portion d’échange.

Avantageusement et selon l’invention, ladite portion d’échange de ladite structure tridimensionnelle poreuse présente un volume, exprimé en pourcentage du volume hors tout de ladite structure tridimensionnelle, supérieur à 10%.

De préférence le volume de la portion par rapport au volume hors tout de la structure tridimensionnelle est supérieur à 10%, de préférence supérieur à 20%, de préférence supérieur à 30% et de préférence inférieur à 70%, de préférence inférieur à 60%, de préférence inférieur à 50%.

Avantageusement et selon l’invention, le carbone est choisi parmi les charbons actifs, le noir de carbone, le noir de houille, le noir de pétrole, un carbone obtenu par pyrolyse d’un constituant organique de synthèse et leurs mélanges.

Selon cette variante, au moins la portion d’échange de la structure tridimensionnelle comprend du carbone ce qui permet d’améliorer la résistance mécanique de ladite structure tridimensionnelle.

De préférence le carbone est choisi parmi les charbons actifs et un carbone obtenu par pyrolyse d’un constituant organique de synthèse et leurs mélanges.

De préférence, le revêtement de la structure tridimensionnelle est constitué essentiellement par, voire est constitué par, des particules d’un adsorbant choisi parmi le carbone, une zéolithe, un Metal Organic Framework, et leurs mélanges, lesdites particules étant liées par un liant, ledit liant comprenant, de préférence étant constitué essentiellement par, de préférence étant constitué par, de la boehmite et/ou une alumine hydratée et/ou une alumine de transition.

De préférence, le rapport massique de la quantité de boehmite et/ou d’alumine hydratée et/ou d’alumine de transition sur la quantité totale de boehmite et/ou d’alumine hydratée et/ou d’alumine de transition, et d’adsorbant est supérieur ou égal à 3%, de préférence supérieur ou égal à 5%, de préférence supérieur ou égal à 10%, de préférence supérieur ou égal à 15%, et inférieur ou égal à 50%, de préférence inférieur ou égal à 40%, de préférence inférieur ou égal 30%, de préférence inférieur ou égal à 25%.

Dans un mode de réalisation, le second matériau comprend des particules de Metal Organic Framework liées par un liant, ledit liant comprenant, de préférence étant constitué essentiellement par, de préférence étant constitué par de la boehmite et/ou une alumine hydratée.

Dans un mode de réalisation, le second matériau consiste en des particules de zéolithes liées par un liant, ledit liant comprenant, de préférence étant constitué essentiellement par, de préférence étant constitué par une alumine hydratée et/ou une alumine de transition.

Dans un mode de réalisation, le second matériau comprend des particules de carbone liées par un liant, ledit liant comprenant, de préférence étant constitué essentiellement par, de préférence étant constitué par de la boehmite et/ou une alumine hydratée.

Dans un mode de réalisation, la zéolithe présente un rapport Si/Al supérieur ou égal à 1, de préférence supérieur ou égal à 1,5 et de préférence, le rapport Silicium/ Aluminium (Si/Al) est inférieur ou égal à 30, de préférence inférieur ou égal à 25.

Selon cette variante, la zéolithe choisie présente, de préférence, une taille de cage supérieure à 2 Â et de préférence inférieure à 25 Â, de préférence inférieure à 10 Â. La zéolithe est hydrophobe et le contre-ion est choisi parmi H, Na et NH4, de préférence parmi Na et NH4. Une zéolithe est un matériau poreux dans lequel les molécules du polluant vont être piégées par adsorption, de préférence par chimie- sorption.

Dans un mode de réalisation, l’adsorbant est choisi parmi un mélange de zéolithes présentant des rapports Si/ Al différents. Avantageusement, les rapports Si/ Al peuvent être choisis de manière à ce que ledit mélange de zéolithes adsorbe des polluants de nature différente.

Avantageusement et selon l’invention, ledit Metal Organic Framework est choisi parmi un UIO-66, un UIO-66(NH ₂ ), un ZIF-67, un MOF-199, un HKUST- 1, un MOF-5, un MIL-101 et leurs mélanges, de préférence choisi parmi un UIO- 66, un HKUST-1 et leurs mélanges.

Selon cette variante, le MOF comprend un centre métallique présentant une coordination supérieure à 2, de préférence supérieure à 3.

En outre, le MOF présente une stabilité thermique tout en conservant une capacité d’ adsorption. De préférence, les MOF sont choisis parmi les MOF ayant une résistance thermique supérieure à 200°C, de préférence supérieure à 250°C, de préférence supérieure à 270°C.

Avantageusement et selon l’invention, ladite structure tridimensionnelle poreuse comprend une fraction volumique de vide supérieure à 30%.

Selon cette variante, la perte de charge est diminuée.

De préférence la fraction volumique de vide est supérieure à 40%, de préférence supérieure à 50%, et de préférence inférieure à 95%, de préférence inférieure à 90%.

La fraction volumique de vide d’une structure tridimensionnelle poreuse correspond au rapport du volume entre le volume de vide (espace non occupé par la matière de la structure tridimensionnelle) et le volume de la structure tridimensionnelle.

Avantageusement et selon l’invention, ladite structure tridimensionnelle présente une porosité ouverte supérieure à 30%. De préférence, la structure tridimensionnelle poreuse présente une porosité ouverte supérieure à 30%, de préférence supérieure à 40%, de préférence supérieure à 50%, de préférence supérieure à 60%, de préférence supérieure à 70% et inférieure à 95%, de préférence inférieure à 90%. L’expression « porosité ouverte » signifie la porosité imputable à l’ensemble des pores accessibles. Selon la classification de l’international Union of Pure and Applied Chemistry, 1994, vol.66, n°8, pp. 1739-1758, les pores accessibles se divisent en trois catégories en fonction de leur diamètre équivalent :

- les « macropores » qui sont les pores accessibles ayant un diamètre équivalent supérieur à 50 nm ;

- les « mésopores » qui sont les pores accessibles ayant un diamètre équivalent compris entre 2 et 50 nm ;

- les « micropores » qui sont les pores accessibles ayant un diamètre équivalent inférieur à 2 nm.

En outre, la structure tridimensionnelle poreuse présente de préférence une porosité permettant d’induire une perte de charge inférieure à 30 mbar. De préférence, le diamètre équivalent médian des macropores est supérieur à 100 pm de préférence supérieur à 500 pm et de préférence supérieur à 1 mm, et de préférence inférieurs à 100 mm, de préférence inférieur à 10 mm respectivement.

Selon un mode particulier de l’invention, ladite portion d’échange de ladite structure tridimensionnelle poreuse comprend plusieurs couches comprenant chacune au moins un matériau choisi parmi le carbone, une zéolithe, un Metal Organic Framework et leurs mélanges.

Selon cette variante, les différentes couches de différents matériaux adsorbants permettent de filtrer plusieurs types de polluants à partir d’un seul dispositif de filtration. En outre, la présence de plusieurs couches permet d’ adsorber plusieurs polluants dans le même temps, la sélection des matériaux des couches s’effectuant en fonction des polluants à adsorber. De plus, cette configuration permet qu’une des couches piège un polluant néfaste pour un des matériaux adsorbants d’une autre couche avant qu’il ne soit en contact avec ledit matériau adsorbant localisé dans cette autre couche. En d’autres termes, cette variante avantageuse permet de former une structure en cascade pour piéger différents polluants.

Avantageusement et selon l’invention, la structure tridimensionnelle poreuse comprend des fibres de verre et/ou une mousse. Selon l’invention, la structure tridimensionnelle poreuse ne comporte pas de catalyseur métallique, notamment de catalyseur permettant de réduire l’ozone.

En particulier, l’invention vise à piéger les polluants et non à les détruire. Il est alors possible, par exemple dans le cadre d’une utilisation du dispositif de filtration dans un système de conditionnement d’air, de changer le filtre, une fois qu’il est saturé en polluants.

De préférence, la structure tridimensionnelle poreuse présente un volume poreux supérieur à 0,03 cm ³ /g, de préférence supérieur à 0,05 cm ³ /g et/ou de préférence inférieur à 0,5 cm ³ /g, de préférence inférieure à 0,3 cm ³ /g.

Avantageusement, les capacités d’ adsorption de la structure tridimensionnelle poreuse en sont améliorées. En particulier, ces caractéristiques ne conviennent pas à un système catalytique, dans lequel la diffusion doit être évitée.

Avantageusement et selon l’invention, ledit dispositif de filtration comprend en outre un carter métallique comprenant une entrée d’air, une sortie d’air et une chambre de circulation d’air agencée entre ladite entrée d’air et ladite sortie d’air, ladite structure tridimensionnelle étant logée dans ladite chambre de circulation d’air.

L’invention concerne aussi un système d’air d’un véhicule de transport aérien, ferroviaire ou automobile comprenant au moins un dispositif de filtration conforme à l’invention.

Les avantages et effets d’un dispositif de filtration selon l’invention s’appliquent mutatis mutandis à un système d’air selon l’invention.

L’invention concerne également un système de conditionnement d’air d’une cabine d’un véhicule de transport aérien, ferroviaire ou automobile comprenant au moins un dispositif de filtration conforme à l’invention.

Les avantages et effets d’un dispositif de filtration selon l’invention s’appliquent mutatis mutandis à un système de conditionnement d’air selon l’invention.

L’invention concerne aussi un véhicule de transport aérien comprenant une cabine et au moins un système de conditionnement d’air de ladite cabine, caractérisé en ce que le système de conditionnement d’air de la cabine est un système selon l’invention.

Les avantages et effets d’un système de conditionnement d’air selon l’invention s’appliquent mutatis mutandis à un véhicule de transport aérien, ferroviaire ou automobile selon l’invention.

L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un dispositif de filtration conforme à l’invention, dans lequel : on choisit une structure tridimensionnelle poreuse, on mélange lesdites particules d’adsorbant avec des particules d’au moins un matériau choisi dans le groupe formé de la boehmite, des alumines hydratées, des alumines de transition et de leurs mélanges, on forme, sur au moins une portion de la structure tridimensionnelle poreuse, au moins une couche d’un revêtement comprenant ledit mélange desdites particules d’adsorbant et desdites particules d’au moins un matériau choisi dans le groupe formé de la boehmite, des alumines hydratées, des alumines de transition et de leurs mélanges, on fait subir un traitement thermique à ladite structure tridimensionnelle poreuse au moins partiellement revêtue, à une température inférieure à la température de dégradation desdites particules d’adsorbant ou à la plus faible température de dégradation des adsorbants présents dans la portion d’échange et inférieure à la température de dégradation du premier matériau constituant la structure tridimentionnelle.

L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un dispositif de filtration conforme à l’invention comprenant au moins les étapes suivantes :

- une étape d’obtention d’une structure tridimensionnelle poreuse ;

- une étape de dépose (dépôt) sur ladite structure tridimensionnelle poreuse d’un revêtement comprenant au moins un matériau choisi parmi le carbone, une zéolithe, un Metal Organic Framework et leurs mélanges, ce revêtement formant ladite portion d’échange de ladite structure tridimensionnelle poreuse ; et

- une étape d’assemblage de ladite structure tridimensionnelle poreuse au sein d’un carter.

L’étape d’obtention permet d’avoir à disposition une structure tridimensionnelle poreuse selon toute technique connue de l’art antérieur. En particulier, ladite structure peut être obtenue par plusieurs techniques telles que par exemple l’impression 3D, la texturation de la glace suivie d’une lyophilisation (ou « ice templating » en anglais), l’extrusion, l’injection, la granulation, la gélification, le recouvrement d’une structure tridimensionnelle sacrificielle par le matériau ou un précurseur dudit matériau (ou « soft templating » en anglais).

L’étape de dépose d’un revêtement sur ladite structure tridimensionnelle poreuse pour former la portion d’échange peut être obtenue par tous moyens connus.

A titre d’exemple, cette étape peut être obtenue par enduction par trempage ou « dip coating » en anglais, par une infiltration sous pression ou par une infiltration sous vide. De préférence, le revêtement est réalisé par enduction.

L’homme du métier sait ajuster les caractéristiques techniques de chaque étape du procédé mis en œuvre afin d’obtenir un dispositif de filtration comprenant une structure tridimensionnelle poreuse présentant une ou plusieurs des préférences décrites précédemment.

L’étape d’assemblage de la structure tridimensionnelle poreuse au sein d’un carter permet de finaliser le dispositif de filtration pour pouvoir l’installer au sein d’un système d’air selon l’invention.

L’invention concerne également un dispositif de filtration, un système d’air, un système de conditionnement d’air, un véhicule de transport aérien et un procédé de fabrication d’un dispositif de filtration, caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.

Liste des figures

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :

[Fig. 1] est une vue schématique en coupe d’un dispositif de filtration selon un mode de réalisation de l’invention, et

[Fig. 2] est une vue schématique d’un système de conditionnement d’air selon un mode de réalisation de l’invention,

[Fig. 3] est une vue schématique d’un procédé de fabrication d’un dispositif de filtration selon un mode de réalisation de l’invention.

Description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention

Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d’illustration et de clarté. Dans toute la description détaillée qui suit en référence aux figures, sauf indication contraire, chaque élément du dispositif de filtration est décrit tel qu’il est logé dans une chambre de circulation d’un système de conditionnement d’air. En outre, les éléments identiques, similaires ou analogues sont désignés par les mêmes références sur toutes les figures.

La figure 1 illustre de manière schématique un système de conditionnement d’air d’une cabine d’un aéronef comprenant un dispositif de filtration 50 selon l’invention.

Le système de conditionnement d’air 9 selon le mode de réalisation de la figure 1 comprend une turbomachine 12 à cycle à air comprenant un compresseur 13 et une turbine 14 de détente couplés mécaniquement l’un à l’autre par un arbre mécanique 19. Cet arbre mécanique 19 entraine également un ventilateur 18.

Le compresseur 13 comprend une entrée d’air 13a reliée à un dispositif de prélèvement d’air sur une source d’air non représentée sur les figures à des fins de clarté par l’intermédiaire d’un échangeur primaire de refroidissement, aussi désigné par les termes d’échangeur PHX 15 (pour Primary Heat Exchanger en langue anglaise), et d’une conduite 20 reliant fluidiquement le dispositif de prélèvement d’air et l’échangeur PHX 15.

En d’autres termes, l’air issu du dispositif de prélèvement d’air, qui est par exemple un dispositif de prélèvement d’air sur un compresseur d’un moteur propulsif de l’aéronef ou un dispositif de prélèvement d’air sur un compresseur d’un moteur auxiliaire de l’aéronef, alimente le compresseur 13 de la turbomachine à cycle à air 12 après passage dans un échangeur primaire PHX 15. Cet échangeur PHX 15 comprend un circuit primaire formé par l’air délivré par le dispositif de prélèvement d’air par l’intermédiaire de la conduite 20 et un circuit secondaire alimenté par un air à pression dynamique, qui circule dans un canal 22 de circulation d’un air dynamique, dit ci-après canal d’air dynamique.

La circulation d’air dynamique dans le canal 22 d’air dynamique est assurée par le ventilateur 18 monté sur 1 ’ arbre 19 de la turbomachine à cycle à air qui s ’ étend jusque dans le canal 22 d’air dynamique. Selon d’autres variantes, le ventilateur 18 peut être disjoint de l’arbre 19 et entrainé en rotation par un moteur électrique indépendant.

Le compresseur 13 comprend également une sortie d’air 13b reliée fluidiquement à un échangeur principal de refroidissement, aussi désigné par l’acronyme MHX 16 (pour Main Heat Exchanger en langue anglaise), qui est agencé dans le canal 22 de circulation d’air dynamique prélevé à l’extérieur de l’aéronef.

L’air qui circule de la sortie 13b du compresseur à l’entrée de l’échangeur MHX passe à travers le dispositif 50 de filtration selon l’invention, de manière à purifier l’air destiné à alimenter la cabine 10. Ce dispositif 50 sera décrit plus en détail dans la suite.

A noter néanmoins que le dispositif 50 de filtration peut être agencé ailleurs au sein du système de conditionnement d’air, par exemple sur la conduite 20 en amont de l’échangeur PHX 15. Dans ce cas, le dispositif 50 filtre l’air issu du dispositif de prélèvement d’air, plus connu sous la dénomination d’air bleed.

De préférence, le dispositif 50 de filtration est agencé en amont d’un convertisseur d’ozone (plus connue sous l’acronyme OZC), non représenté sur les figures, ce qui permet de prévenir la désactivation de ce convertisseur d’ozone.

La turbine 14 de détente de la turbomachine à cycle à air 12 comprend une entrée d’air 14a alimentée par l’air issu de l’échangeur MHX 16 après passage par une boucle 30 d’extraction d’eau (qui comprend de manière classique un réchauffeur 31, un condenseur 32 et un extracteur d’eau 33), et une sortie d’air 14b reliée à une cabine 10, pour pouvoir l’alimenter en air à pression et température contrôlées. La figure 2 illustre schématiquement un mode de réalisation du dispositif 50 de filtration.

Le dispositif comprend un carter 51, une structure tridimensionnelle 52 et une portion d’échange 53 comprenant au moins un matériau choisi parmi le carbone, une zéolithe, un Metal Organic Framework et leurs mélanges.

Le carter 51 peut être de tout type connu. Selon une variante, le carter 51 est cylindrique de révolution pour pouvoir être agencé à l’intérieur d’une conduite cylindrique d’un système de conditionnement d’air.

La structure tridimensionnelle 52 est poreuse, c’est-à-dire qu’elle présente une porosité ouverte supérieure à 30%.

La portion d’échange 53 est, selon le mode de réalisation représentée, formée par un revêtement appliqué sur la structure maillée tridimensionnelle, qui est elle-même en céramique. Comme indiqué précédemment, cette structure maillée tridimensionnelle peut être faite en un autre matériau.

Selon un autre mode de réalisation, la structure maillée tridimensionnelle 52 est directement faite en un matériau choisi parmi le carbone, une zéolithe, un Metal Organic Framework et leurs mélanges.

Quel que soit le mode de réalisation de la structure maillée, le carbone peut être choisi parmi les charbons actifs, le noir de carbone, le noir de houille, le noir de pétrole, un carbone obtenu par pyrolyse d’un constituant organique de synthèse et leurs mélanges.

La zéolithe présente par exemple et de préférence un rapport Si/ Al supérieur ou égal à 1, de préférence supérieur ou égal à 1,5 et de préférence, le rapport Silicium/ Aluminium (Si/Al) est inférieur ou égal à 30, de préférence inférieur ou égal à 25.

Le Metal Organic Framework (MOF) est par exemple et de préférence choisi parmi le UIO-66, le UIO-66(NH ₂ ), le ZIF-67, le MOF- 199, le HKUST-1, le MOF-5, le MIL-101 et leurs mélanges.

Les flèches de la figure 2 illustrent schématiquement le sens de passage de l’air dans le dispositif de filtration.

Dans le cadre d’une utilisation dans le système de conditionnement d’air de la figure 1, les composés organiques volatils tels que le toluène, les acides carboxyliques, l’acétaldéhyde et le propylène Glycol sont piégés (chisorbés) par le filtre. Le débit d’air qui traverse le filtre est par exemple compris entre 250 et 700 g/s et la température du dispositif peut varier entre 120 et 270°C à une pression comprise entre 1 et 4 bar.

Selon un mode réalisation de l’invention, la structure tridimensionnelle 52 est formée dans un premier matériau choisi parmi les céramiques, les métaux, les produits organiques (polymères) et leurs mélanges. De préférence, le premier matériau est choisi dans le groupe formé de l’alumine, la mullite, la silice, la cordiérite, la zircone, le carbure de silicium, les verres, les métaux, les alliages métalliques dont les aciers, le polytétrafluoroéthylène ou PTFE, le polyétheréthercétone ou PEEK, le Polytéréphtalate d'éthylène ou PET, les polyuréthanes, les polyesters, notamment l’Ekonol, et leurs mélanges. Dans un mode de réalisation préféré, le premier matériau est choisi parmi les métaux, de préférence parmi les alliages de fer et de chrome et d’aluminium.

Cette structure est ensuite recouverte d’un revêtement en un second matériau comprenant au moins des particules d’un adsorbant choisi dans le groupe formé des carbones, des zéolithes, des Metal Organic Framework, et de leurs mélanges, lesdites particules étant liées par un liant, ledit liant comprenant au moins un matériau choisi dans le groupe formé de la boehmite, des alumines hydratées, des des alumines de transition et de leurs mélanges. De préférence, ledit second matériau est constitué essentiellement par, voire est constitué par, des particules d’un adsorbant choisi dans le groupe formé des carbones, des zéolithes, des Metal Organic Framework, et de leurs mélanges, lesdites particules étant liées par un liant, ledit liant comprenant, de préférence étant constitué essentiellement par, de préférence étant constitué par de la boehmite et/ou une alumine hydratée et/ou une alumine de transition.

Comme indiqué précédemment, de préférence, ledit second matériau comprend un mélange d’au moins deux adsorbants choisis dans le groupe formé des carbones, des zéolithes et des Metal Organic Framework. Dans un mode de réalisation, ledit second matériau comprend un mélange de zéolithes présentant un rapport Si/Al différent. Dans un mode de réalisation, ledit second matériau comprend un mélange de carbone, d’une zéolithe et d’un Metal Organic Framework.

Dans ce mode de réalisation, la structure tridimensionnelle 52 poreuse peut être obtenue, par exemple, par impression 3D, par texturation de la glace suivie d’une lyophilisation (ou « ice templating » en anglais), par extrusion, par injection, par granulation, par gélification, par recouvrement d’une structure tridimensionnelle sacrificielle par le matériau ou par un précurseur dudit matériau (ou « soft templating » en anglais), par corrugation d’une feuille métallique, ou par tout moyen équivalent.

La figure 3 illustre schématiquement un procédé de fabrication d’un dispositif de filtration selon ce mode de réalisation.

Dans l’étape El, la structure tridimensionnelle poreuse est obtenue, par exemple par impression 3D, par texturation de la glace suivie d’une lyophilisation (ou « ice templating » en anglais), par extrusion, par injection, par granulation, par gélification, par recouvrement d’une structure tridimensionnelle sacrificielle par le matériau, par un précurseur dudit matériau (ou « soft templating » en anglais) ou par tout moyen équivalent.

Dans l’étape E2, on réalise un mélange d’au moins une poudre d’adsorbant choisie parmi le carbone, une zéolithe, un Metal Organic Framework, et leurs mélanges, et d’une poudre de boehmite, la quantité de boehmite étant telle que le rapport massique de la quantité de boehmite sur la quantité totale de boehmite et de la ou des poudres d’adsorbants est supérieur ou égal à 3%, de préférence supérieur ou égal à 5%, de préférence supérieur ou égal à 10%, de préférence supérieur ou égal à 15%, et inférieur ou égal à 50%, de préférence inférieur ou égal à 40%, de préférence inférieur ou égal 30%, de préférence inférieur ou égal à 25%.

De préférence, la taille médiane de la ou des poudres d’adsorbants est supérieure à 0,1 pm et/ou inférieure à 100 pm.

La ou les poudres d’adsorbants et la poudre de boehmite peuvent être apportées sous la forme d’une suspension ou tout autre forme comprenant ladite ou les dites poudres. Dans un mode de réalisation préféré, la boehmite du mélange est peptisée. La peptisation de la boehmite est une opération bien connue de l’homme du métier. Elle consiste en la dispersion d’une poudre de boehmite dans une solution aqueuse acide, de manière à conduire à une dissolution au moins partielle des particules de boehmite. Avantageusement, la peptisation de la boehmite dans le mélange permet d’augmenter la quantité de boehmite dans ledit mélange et/ou permet de diminuer la viscosité dudit mélange.

La peptisation de la boehmite peut être effectuée en introduisant la poudre de boehmite dans de l’eau de manière à obtenir une suspension, puis en ajustant le pH de ladite suspension à une valeur de préférence supérieure à 1, de préférence supérieure à 2, et/ou inférieure à 7, de préférence inférieure à 6, de préférence inférieure à 5.

Dans un mode de réalisation préféré, l’ajustement du pH est effectué àl’aide d’un ajout d’un acide, de préférence choisi parmi l’acide nitrique, l’acide formique, l’acide maléique, l’acide oxalique et leurs mélanges.

De préférence encore, la peptisation de la boehmite de la charge de départ est réalisée avant l’introduction de la ou des poudre(s) d’adsorbants.

Comme cela est bien connu de l’homme du métier, le mélange peut comporter, en plus de la ou des poudre(s) d’adsorbants et de boehmite, un solvant et/ou un liant organique et/ou un plastifiant et/ou un lubrifiant, dont les natures et les quantités sont adaptées à la technique de mise en forme du revêtement mise en œuvre à l’étape E3.

De préférence le solvant est l’eau. La quantité de solvant est adaptée à la technique de mise en forme du revêtement mise en œuvre à l’étape E3.

Le mélange contient optionnellement un liant organique, de préférence en une teneur comprise entre 0,1% et 10%, de préférence entre 0,2% et 2% en masse sur la base de la masse de la ou des poudre(s) d’adsorbants et de boehmite du mélange.

Tous les liants organiques classiquement utilisés pour la fabrication de revêtements peuvent être mis en œuvre, par exemple l’alcool polyvinylique (PVA) ou les polyéthylènes glycol (PEG), l’amidon, la gomme de xanthane, la méthylcellulose, l’éthylcellulose, la carboxyméthylcellulose, la carboxyéthylcellulose, l’hydroxyéthylcellulose, le méthyl stéarate, l’éthylstéarate, les cires, les polyoléfines, les oxydes de polyoléfines, la glycérine, l’acide propionique, l’acide maléique, l’alcool benzylique, l’isopropanol, l’alcool butylique, une dispersion de paraffine et de polyéthylène, et leurs mélanges.

Le mélange contient optionnellement un plastifiant, facilitant la constitution du revêtement.

De préférence, la teneur en plastifiant est comprise entre 1% et 10%, de préférence entre 1% et 5%, en masse sur la base de la masse de la ou des poudre(s) d’adsorbants et de boehmite du mélange. Le plastifiant peut constituer un liant.

Tous les plastifiants classiquement utilisés pour la fabrication de revêtements peuvent être mis en œuvre, par exemple le polyéthylène glycol, les oxydes de polyoléfines, les huiles hydrogénées, les alcools, notamment le glycérol et le glycol, les esters, l’amidon, et leurs mélanges.

Le mélange contient optionnellement un lubrifiant, facilitant également la constitution du revêtement.

De préférence, la teneur en lubrifiant est comprise entre 1% et 10%, de préférence entre 1% et 5% en masse sur la base de la masse de la ou des poudre(s) d’adsorbants et de boehmite du mélange.

Tous les lubrifiants classiquement utilisés pour la fabrication de revêtements peuvent être mis en œuvre, par exemple la vaseline et/ou des cires.

De préférence, la boehmite, le solvant, de préférence l’eau et l’acide sont mélangés de manière à obtenir un mélange intime. Puis les autres constituants, en particulier la ou les poudre(s) d’adsorbants, les liants, lubrifiants, plastifiants optionnels sont ajoutés sous agitation. La quantité de solvant, de préférence de l’eau, peut être ajoutée en plusieurs fois, en une quantité déterminée en fonction de la technique de mise en forme du revêtement mise en œuvre à l’étape E3.

Le mélange des différents constituants peut être effectué suivant toute technique connue de l’homme du métier, par exemple en mélangeur, en turbulat, en broyeur à jarre avec des billes, de préférence des billes en alumine.

Le temps total de mélange est de préférence supérieur à 12 heures, de préférence supérieur à 20 heures, de préférence supérieur à 24 heures, et de préférence inférieur à 72 heures, de préférence inférieur à 60 heures.

Dans l’étape E3, le mélange obtenu en fin d’étape E2 est apposé sous la forme d’une couche de revêtement sur au moins une portion de la structure tridimensionnelle poreuse. Cette couche comprend au moins un matériau choisi parmi le carbone, une zéolithe, un Metal Organic Framework et leurs mélanges.

Cette couche peut être obtenue par enduction par trempage ou « Dip Coating en anglais, par une infiltration sous pression ou par une infiltration sous vide.

Dans l’étape E4, la structure tridimensionnelle poreuse au moins partiellement revêtue obtenue en fin d’étape E3 subit un traitement thermique, à une température inférieure à la température de dégradation de l’adsorbant présent dans la portion d’échange ou à la plus faible température de dégradation des adsorbant présent dans la portion d’échange et inférieure à la température de dégradation du premier matériau constituant la structure tridimentionnelle.

L’homme du métier sait déterminer la température de dégradation de l’adsorbant considéré. Par exemple, la température de dégradation d’un Metal Organic Framework ou d’une zéolithe est la température de début du dernier pic de perte de masse dudit Metal Organic Framework ou de ladite zéolithe (autrement dit, le pic se trouvant aux températures les plus élevées), tel qu’observé en analyse thermogravimétrique (ATG), et la température de dégradation du carbone peut être déterminée par oxydation en température programmée ou « Temperature Programmed Oxidation » ou encore « TPO » en anglais.

L’homme du métier sait également déterminer la température de dégradation du premier matériau constituant la structure tridimensionnelle.

De préférence, la température maximale atteinte lors du cycle de traitement thermique est supérieure à la plus faible température de dégradation du ou des adsorbants et du premier matériau constituant la structure tridimensionnelle moins 150°C, de préférence supérieure à la plus faible température de dégradation du ou des adsorbants et du premier matériau constituant la structure tridimensionnelle moins 125 °C, de préférence supérieure à la plus faible température de dégradation du ou des adsorbants et du premier matériau constituant la structure tridimensionnelle moins 100°C, et de préférence inférieure à la plus faible température de dégradation du ou des adsorbants et du premier matériau constituant la structure tridimensionnelle moins 5°C, de préférence inférieure à la plus faible température de dégradation du ou des adsorbants et du premier matériau constituant la structure tridimensionnelle moins 10°C.

De préférence, tout en respectant les conditions décrites immédiatement précédemment, si la température de dégradation du ou des adsorbants le permet, la température maximale atteinte lors du cycle de traitement thermique est supérieure à 150°C, de préférence supérieure à 180°C, de préférence supérieure à 200°C, et de préférence inférieure ou égale à 800°C, de préférence inférieure ou égale à 700°C.

De préférence encore, le cycle de traitement thermique présente un palier à ladite température maximale atteinte. Le temps de maintien au palier est de préférence supérieur à 0,5 heures, de préférence supérieur à 1 heure, de préférence supérieur à 2 heures, et de préférence inférieur à 10 heures, de préférence inférieur à 5 heures, de préférence inférieur à 4 heures.

Le traitement thermique s’effectue de préférence sous air, à la pression atmosphérique.

Enfin, dans l’étape E5, la structure tridimensionnelle est agencée au sein d’un carter, par exemple un carte métallique et assemblée à ce dernier par tout type de moyen d’assemblage (collage, encastrement, vissage, etc.).

Les exemples non limitatifs suivants sont donnés dans le but d'illustrer l'invention.

Protocole de mesure

La capacité d’ adsorption du toluène des exemples est mesurée classiquement à partir d’une courbe de percée réalisée à une température égale à 200°C sur des échantillons représentatifs d’une structure tridimensionnelle revêtue, dans un réacteur en verre présentant un diamètre intérieur égal à 30 mm, avec un flux de gaz composé d’hélium contenant 100 ppm de toluène, injecté à un débit de 6 litres par heure, lesdits échantillons étant préalablement séchés à 50°C pendant 15 minutes.

Le résultat est exprimé en mg de toluène par gramme d’adsorbant présent dans l’échantillon.

Protocole de fabrication

Les matières premières suivantes ont été utilisées pour la fabrication des exemples.

- pour les exemples 1 à 4, une structure tridimensionnelle monolithique métallique en un alliage de fer et de chrome et d’aluminium, présentant :

- une hauteur égale à 2,54 cm,

- un diamètre intérieur égal à 2,54 cm,

- une densité de canaux par pouce au carré égale à 300 (autrement dit 300 CPSI pour 300 « Channels Per Square Inch » en anglais), la forme desdits canaux étant trapézoïdale,

- disposée dans un cerclage présentant un diamètre extérieur égal à 2,8 cm

- pour les exemples 1 et 2, une poudre de zéolithe 3A présentant un rapport Si/ Al égal à 2,6, un contre-ion Na, une taille médiane de particules égale à 4,4 pm

- pour les exemples 3 et 4, une poudre de Metal Organic Framework UiO- 66, commercialisée par la société SIGMA ALDRICH®, présentant une taille médiane égale à 1,3 pm,

- une poudre de boehmite DISPERAL P2®, commercialisée par la société SASOL®, pour les exemples 2 et 4,

- une solution aqueuse d’acide nitrique à 70% en masse, commercialisé par la société SIGMA ALDRICH®, pour les exemples 2 et 4,

- de l’alcool polyvinylique.

EXEMPLE 1 :

La structure tridimensionnelle de l’exemple 1, hors invention, a été obtenue de la manière suivante. 80 g de la poudre de zéolithe 3A et 8,57 g d’alcool polyvinylique en solution aqueuse à 35% en masse sont mélangés dans 300 g d’eau distillée à l’aide d’un agitateur à pales. Le mélange est maintenu sous agitation pendant 1 heure. Puis le mélange obtenu es! broyé en tourne jarre à l’aide de boulets en alumine pendant une durée égale à 48 heures. Le mélange se présente alors sous la forme d’une suspension homogène.

La structure tridimensionnelle monolithique métallique est alors entièrement immergée pendant 30 secondes dans ladite suspension, puis retirée progressivement de ladite suspension et posée sur une toile de tamis. L’excès de suspension est ensuite éliminé par soufflage, et la structure tridimensionnelle revêtue est placée dans un séchoir à rouleaux (« roll dryer » en anglais), sous air, à température ambiante, dans lequel elle est mise en rotation pendant 6 heures, permettant de sécher le revêtement tout en assurant une bonne homogénéité d’épaisseur dudit coating. La structure tridimensionnelle revêtue est ensuite sortie du séchoir à rouleaux. Puis ladite structure tridimensionnelle revêtue subit une deuxième immersion, un deuxième soufflage et un deuxième séchage dans les mêmes conditions que celles décrites précédemment. Le cycle immersion- soufflage-séchage est répété encore 3 fois, de manière à ce que la structure tridimensionnelle monolithique métallique ait subi au total 5 cycles d’immersion- soufflage-séchage. La structure tridimensionnelle ainsi obtenue est placée dans un four, sous air, puis portée à 700°C, avec une vitesse de montée en température égale à 5°C/minute, maintenue à 700°C pendant 2 heures, puis retirée du four.

EXEMPLE 2 :

La structure tridimensionnelle de l’exemple 2, selon l’invention, a été obtenue de la manière suivante. 20 g de boehmite DISPERAL P2® sont mélangés avec 1,4 g d’une solution aqueuse d’acide nitrique à 70% en masse, et 100 ml d’eau distillée à l’aide d’un agitateur à pales. Le mélange est maintenu sous agitation pendant 1 heure. L’agitation est ensuite stoppée et 80 g de la poudre de zéolithe 3A, 8,57 g d’alcool polyvinylique en solution aqueuse à 35% en masse et 375 g d’eau distillée sont ajoutés au mélange. Le mélange est broyé en tourne jarre à l’aide de boulets en alumine pendant une durée égale à 48 heures. Le mélange se présente alors sous la forme d’une suspension homogène.

La structure tridimensionnelle monolithique métallique est alors entièrement immergée pendant 30 secondes dans ladite suspension, puis retirée progressivement de ladite suspension et posée sur une toile de tamis. L’excès de suspension est ensuite éliminé par soufflage, et la structure tridimensionnelle revêtue est placée dans un séchoir à rouleaux à température ambiante, dans lequel elle est mise en rotation pendant 6 heures. La structure tridimensionnelle revêtue est ensuite sortie du séchoir à rouleaux. Puis ladite structure tridimensionnelle revêtue subit une deuxième immersion, un deuxième soufflage et un deuxième séchage dans les mêmes conditions que celles décrites précédemment. Le cycle immersion-soufflage-séchage est répété encore 3 fois, de manière à ce que la structure tridimensionnelle monolithique métallique ait subi au total 5 cycles d’immersion-soufflage-séchage. La structure tridimensionnelle ainsi obtenue est placée dans un four, sous air, puis portée à 700°C, avec une vitesse de montée en température égale à 5°C/minute, maintenue à 700°C pendant 2 heures, puis retirée du four.

EXEMPLE 3 :

La structure tridimensionnelle de l’exemple 3, hors invention, a été obtenue de la manière suivante. 80 g de la poudre de Metal Organic Framework UiO-66 et 8,57 g d’alcool polyvinylique en solution aqueuse à 35% en masse, sont mélangés dans 300 g d’eau distillée à l’aide d’un agitateur à pales. Le mélange est maintenu sous agitation pendant 1 heure. Puis le mélange obtenu est broyé en tourne jarre à l’aide de boulets en alumine pendant une durée égale à 48 heures. Le mélange se présente alors sous la forme d’une suspension homogène.

La structure tridimensionnelle monolithique métallique est alors entièrement immergée pendant 30 secondes dans ladite suspension, puis retirée progressivement de ladite suspension et posée sur une toile de tamis. L’excès de suspension est ensuite éliminé par soufflage, et la structure tridimensionnelle revêtue est placée dans un séchoir à rouleaux à température ambiante, dans lequel elle est mise en rotation pendant 6 heures. La structure tridimensionnelle revêtue est ensuite sortie du séchoir à rouleaux. Puis ladite structure tridimensionnelle revêtue subit une deuxième immersion, un deuxième soufflage et un deuxième séchage dans les mêmes conditions que celles décrites précédemment. Le cycle immersion-soufflage-séchage est répété encore 3 fois, de manière à ce que la structure tridimensionnelle monolithique métallique ait subi au total 5 cycles d’immersion-soufflage-séchage. La structure tridimensionnelle ainsi obtenue est placée dans un four, sous air, puis portée à 250°C, avec une vitesse de montée en température égale à 5°C/minute, maintenue à 250°C pendant 3 heures, puis retirée du four.

EXEMPLE 4 :

La structure tridimensionnelle de l’exemple 4, selon l’invention, a été obtenue de la manière suivante. 20 g de boehmite DISPERAL P2® sont mélangés avec 1,4 g d’une solution aqueuse d’acide nitrique à 70% en masse, et 100 ml d’eau distillée à l’aide d’un agitateur à pales. Le mélange est maintenu sous agitation pendant 1 heure. L’agitation est ensuite stoppée et 80 g de la poudre de Metal Organic Framework UiO-66, 8,57 g d’alcool polyvinylique en solution aqueuse à 35% en masse et 375 g d’eau distillée sont ajoutés au mélange. Le mélange est broyé en tourne jarre à l’aide de boulets en alumine pendant une durée égale à 48 heures. Le mélange se présente alors sous la forme d’une suspension homogène.

La structure tridimensionnelle monolithique métallique est alors entièrement immergée pendant 30 secondes dans ladite suspension, puis retirée progressivement de ladite suspension et posée sur une toile de tamis. L’excès de suspension est ensuite éliminé par soufflage, et la structure tridimensionnelle revêtue est placée dans un séchoir à rouleaux à température ambiante, dans lequel elle est mise en rotation pendant 6 heures. La structure tridimensionnelle revêtue est ensuite sortie du séchoir à rouleaux. Puis ladite structure tridimensionnelle revêtue subit une deuxième immersion, un deuxième soufflage et un deuxième séchage dans les mêmes conditions que celles décrites précédemment. Le cycle immersion-soufflage-séchage est répété encore 3 fois, de manière à ce que la structure tridimensionnelle monolithique métallique ait subi au total 5 cycles d’immersion-soufflage-séchage. La structure tridimensionnelle ainsi obtenue est placée dans un four, sous air, puis portée à 250°C, avec une vitesse de montée en température égale à 5°C/minute, maintenue à 250°C pendant 3 heures, puis retirée du four.

Le tableau 1 suivant résume les résultats obtenus. Le pourcentage massique de boehmite dans la deuxième colonne correspond au pourcentage de la masse de boehmite par rapport à la somme entre la masse totale de boehmite et la masse totale de poudre d’adsorbant. Le pourcentage massique du revêtement dans la quatrième colonne correspond au pourcentage de la masse du revêtement par rapport à la masse totale de la structure tridimensionnelle revêtue.

[Tableau 1]

(*) : hors invention

Une comparaison de l’exemple 1, hors invention, et de l’exemple 2 selon l’invention, montre l’impact de la présence de boehmite dans la suspension permettant d’obtenir le revêtement : dans l’exemple 1, le revêtement constitué de particules de zéolithes 3A n’adhère pas à la structure tridimensionnelle monolithique métallique, contrairement à l’exemple 2, dans lequel le revêtement constitué de particules de zéolithes 3 A et d’alumine de transition, principalement constituée d’alumine gamma, présente une bonne adhésion à la structure tridimensionnelle monolithique métallique.

Une comparaison de l’exemple 3, hors invention, et de l’exemple 4 selon l’invention, montre également l’impact de la présence de boehmite dans la suspension permettant d’obtenir le revêtement : dans l’exemple 3, le revêtement constitué de particules de Metal Organic Framework UiO-66 n’adhère pas à la structure tridimensionnelle monolithique métallique, contrairement à l’exemple 4, dans lequel le revêtement constitué de particules de Metal Organic Framework UiO-66 et de boehmite et de l’alumine hydratée, présente une bonne adhésion à la structure tridimensionnelle monolithique métallique.

Les structures tridimensionnelles revêtues des exemples 2 et 4 présentent une capacité d’adsorption du toluène égale à 26,1 et 12 mg/g d’adsorbant respectivement.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, fournis seulement à des fins d'illustration.