FR3039898A1 - METHOD FOR QUANTIFICATION OF TOTAL SILICON FROM VOLATILE ORGANIC VOLATILE COMPOUNDS PRESENT IN A GAS - Google Patents

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Abstract

Procédé de détection et/ou de quantification du silicium total issu des composés organiques volatils siliciés présents dans un gaz, dans lequel : a) on prélève un échantillon dudit gaz, b) on met ledit échantillon dudit gaz en contact avec au moins un solvant possiblement polaire ou apolaire, apte à extraire au moins une partie desdits composés organiques volatils siliciés dans ledit solvant, c) on détermine la quantité totale de silicium issu des composés organiques volatils siliciés contenus dans au moins un solvant utilisé à l'étape b), d) on calcule la quantité totale de silicium issu des composés organiques volatils siliciés présents dans ledit gaz, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'entre l'étape b) et l'étape c) on transforme au moins une partie des composés organiques volatils siliciés en silice dissoute.A method for detecting and / or quantifying total silicon resulting from the volatile organic compounds present in a gas, in which: a) a sample of said gas is taken, b) said sample of said gas is brought into contact with at least one solvent possibly polar or apolar, able to extract at least a portion of said volatile organic compounds silicon in said solvent, c) the total amount of silicon from the volatile organic compounds silicon contained in at least one solvent used in step b), d the total amount of silicon resulting from the silicon volatile organic compounds present in said gas is calculated, said process being characterized in that between step b) and step c) at least a portion of the silicon-containing volatile organic compounds are converted in dissolved silica.

Description

Procédé de quantification du silicium total issu de composés organiques volatils siliciés présents dans un gazProcess for the quantification of total silicon from volatile organic silicon compounds present in a gas

Domaine technique de l’invention L'invention concerne le domaine de la chimie analytique et de l’instrumentation, incluant le prélèvement et l’analyse. Elle porte sur une détection et/ou une quantification du silicium total contenu dans les composés organiques volatils siliciés, dont les siloxanes, au sein d'un gaz, par des techniques simples et non ségrégatives.TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The invention relates to the field of analytical chemistry and instrumentation, including sampling and analysis. It relates to a detection and / or quantification of the total silicon contained in the silicon volatile organic compounds, including the siloxanes, in a gas, by simple and non-segregative techniques.

Etat de la technique L’industrie des producteurs, utilisateurs et traiteurs de gaz et en particulier de biogaz exprime le besoin de pouvoir détecter et/ou quantifier le silicium total contenu dans le gaz. Le silicium se trouve dans des gaz naturels ou dans des biogaz surtout sous la forme de composés organiques volatils du silicium, ci-après appelés COVSi. Dans les gaz leur origine est liée en grande partie à la présence de composés siliciés anthropogènes. Par exemple dans le gaz naturel, la présence de tels composés s'explique par la dégradation de composés siliciés (par exemple du polydiméthylsiloxanes ou PDMS) injectés dans les puits pour augmenter le taux de récupération de pétrole brut. Dans les biogaz, ces composés proviennent de la dégradation de composés siliciés utilisés largement comme additifs dans de nombreux produits d'usage courant (cosmétiques, peintures, plastiques, lubrifiants etc). La connaissance des teneurs en silicium total dans le gaz pourra permettre de piloter le traitement du gaz afin d’optimiser l’élimination des COVSi. En effet, il est souhaitable de minimiser leur teneur dans les installations d’utilisation, de traitement et de valorisation de gaz, dont la valorisation énergétique, car les COVSi peuvent former des dépôts ou des particules solides (notamment des silices ou des silicates) quand ils sont oxydés (brûlés). Par exemple, dans une installation de valorisation énergétique d’un gaz, les particules formées, très abrasives, sont susceptibles d’endommager certains éléments des installations (catalyseur, brûleur, turbines, moteurs notamment). Pour connaître la teneur d’un gaz en COVSi, il faut d’abord disposer d’une méthode simple, rapide et fiable permettant de quantifier la teneur en silicium ; la disponibilité d’une telle méthode permettra ensuite de mettre en œuvre une optimisation du procédé de valorisation du gaz et/ou des mesures d’élimination des COVSi dans ledit gaz.STATE OF THE ART The industry of producers, users and caterers of gas and in particular of biogas expresses the need to be able to detect and / or quantify the total silicon contained in the gas. Silicon is found in natural gases or in biogas, especially in the form of volatile organic compounds of silicon, hereinafter referred to as COVSi. In the gases their origin is largely related to the presence of anthropogenic silicon compounds. For example in natural gas, the presence of such compounds is explained by the degradation of silicon compounds (eg polydimethylsiloxanes or PDMS) injected into the wells to increase the recovery rate of crude oil. In biogas, these compounds come from the degradation of silicon compounds widely used as additives in many commonly used products (cosmetics, paints, plastics, lubricants, etc.). Knowledge of the total silicon content in the gas can be used to control the gas treatment in order to optimize the elimination of COVSi. Indeed, it is desirable to minimize their content in gas utilization, treatment and recovery facilities, including energy recovery, because COVSi can form deposits or solid particles (especially silicates or silicates) when they are oxidized (burned). For example, in an energy recovery plant of a gas, the particles formed, very abrasive, are likely to damage certain elements of the facilities (catalyst, burner, turbines, engines in particular). To know the content of a gas in COVSi, one must first have a simple, fast and reliable method to quantify the silicon content; the availability of such a method will then make it possible to implement an optimization of the gas recovery process and / or measures for eliminating COVSi in said gas.

Plusieurs techniques analytiques permettent d’identifier, de détecter et de quantifier des composés siliciés dans un gaz. Les COVSi dont les siloxanes présents au sein d’un gaz sont principalement analysés par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (CPG/SM). Les COVSi peuvent aussi être analysés et quantifiés par une technique utilisant un rayonnement infrarouge non dispersif, comme l’enseigne la demande de brevet WO2015/028 720.Several analytical techniques make it possible to identify, detect and quantify silicon compounds in a gas. The COVsi whose siloxanes present in a gas are mainly analyzed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC / MS). The COVSi can also be analyzed and quantified by a technique using non-dispersive infrared radiation, as taught in the patent application WO2015 / 028 720.

Ces techniques analytiques permettent de détecter et de quantifier individuellement des composés siliciés connus dans un gaz. Les quantités de composés siliciés ainsi déterminées peuvent être additionnées, de manière à obtenir une teneur prétendument totale en composés siliciés contenus dans le gaz. Cependant, une telle méthode permet seulement d'approcher la quantité totale de silicium provenant des composés siliciés contenus en phase gazeuse dans le gaz, puisqu'elle requiert l’identification préalable de composés siliciés connus, nécessairement en nombre limité, au vu de la multitude des composés siliciés divers et variés contenus dans les gaz. Les gaz peuvent contenir une multitude de composés siliciés, dont certains à l'état de traces, tels que les siloxanes, les silanes, les silanols, les silarènes, ou encore des dérivés de ces derniers.These analytical techniques make it possible to individually detect and quantify known silicon compounds in a gas. The amounts of silicon compounds thus determined can be added so as to obtain an allegedly total content of silicon compounds contained in the gas. However, such a method only makes it possible to approach the total amount of silicon originating from the silicon compounds contained in the gas phase in the gas, since it requires the prior identification of known silicon compounds, necessarily in limited numbers, in view of the multitude various and varied silicon compounds contained in the gases. The gases can contain a multitude of silicon compounds, some of which are in the form of traces, such as siloxanes, silanes, silanols, silarenes, or derivatives thereof.

Or, par rapport au problème posé, la principale information requise, au moins pour une surveillance régulière d’un procédé d’utilisation, de traitement ou de valorisation du gaz, est la quantité de dépôts ou particules siliciés qui se formera lorsque le gaz sera utilisé, traité ou valorisé. Les techniques décrites précédemment, basées sur une séparation préalable des molécules de COVSi, sont trop sophistiquées et fournissent trop d’informations, inutiles au gestionnaire de gaz. De plus, ces méthodes sont complexes à mettre en œuvre, puisqu’elles requièrent l'existence ou la disponibilité d'étalons pour chacun des composés siliciés détectés. De fait, ces méthodes permettent d’aboutir le cas échéant à une teneur prétendument totale en composés siliciés contenus dans le gaz, qui est nécessairement sous-estimée.However, compared to the problem raised, the main information required, at least for regular monitoring of a method of use, treatment or recovery of gas, is the amount of deposits or silicon particles that will form when the gas is used, processed or valued. The techniques described above, based on a prior separation of the molecules of COVSi, are too sophisticated and provide too much information, useless to the gas manager. In addition, these methods are complex to implement, since they require the existence or the availability of standards for each of the silicon compounds detected. In fact, these methods make it possible to reach, if necessary, an allegedly total content of silicon compounds contained in the gas, which is necessarily underestimated.

Une autre méthode permettant d’approcher la quantité totale de silicium provenant des composés siliciés contenus en phase gazeuse dans un gaz combustible a été décrite dans le brevet FR 2 886 409. Ce document enseigne qu’une grande partie des composés siliciés contenus dans un gaz est soluble dans certains solvants liquides, de sorte qu’une simple analyse quantitative de l’élément silicium contenu en phase liquide, par spectrométrie d’émission atomique à plasma inductif, permet d’approcher la quantité totale en composés siliciés contenue originellement en phase gazeuse. Cependant, même si elle se passe d’une séparation des différents COVSi, l’analyse quantitative de l’élément silicium par spectrométrie d’émission atomique est une méthode complexe à mettre en œuvre, chronophage et onéreuse, ne pouvant être employée comme méthode d’analyse en ligne de routine. Elle nécessite en effet le retour des échantillons liquides dans un laboratoire spécialisé.Another method for approximating the total amount of silicon from the silicon compounds contained in the gas phase in a fuel gas has been described in patent FR 2 886 409. This document teaches that a large part of the silicon compounds contained in a gas is soluble in certain liquid solvents, so that a simple quantitative analysis of the silicon element contained in the liquid phase, by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry, makes it possible to approach the total amount of silicon compounds originally contained in the gaseous phase . However, even if it does not require a separation of the different COVSi, the quantitative analysis of the silicon element by atomic emission spectrometry is a complex method to implement, time-consuming and expensive, which can not be used as a method of analysis. routine online analysis. It requires the return of liquid samples in a specialized laboratory.

Compte tenu de ce qui précède, un objectif de la présente invention est de remédier, au moins partiellement, aux inconvénients des techniques de détermination quantitative en composés organiques volatils siliciés évoquées ci-dessus. Ainsi, la présente invention a pour objet de fournir un procédé de quantification du silicium total, simple, à moindre coût, facile à mettre en œuvre, notamment sur un site industriel, fiable, permettant l’obtention d’une réponse rapide. Ce procédé doit notamment permettre aux producteurs, utilisateurs ou retraiteurs de gaz de mesurer facilement la quantité de composés organiques volatils siliciés contenus dans le gaz en cours de production, utilisation ou traitement, et cela de préférence sur le site de production et avec un temps de réponse assez court.In view of the foregoing, an object of the present invention is to overcome, at least partially, the disadvantages of the quantitative determination techniques in volatile organic compounds silicon mentioned above. Thus, the object of the present invention is to provide a method for the quantification of total silicon, which is simple, inexpensive and easy to implement, in particular on a reliable industrial site, which makes it possible to obtain a rapid response. This process must in particular allow gas producers, users or reprocessors to easily measure the amount of volatile organic compounds contained in the gas in the course of production, use or treatment, and this preferably at the production site and with a time of pretty short answer.

La présente invention a aussi pour objet de fournir un dispositif de quantification du silicium total, simple, compact, facile à mettre en œuvre, fiable, pouvant être transportable ou utilisable pour fournir un résultat directement sur le site de production, utilisation, retraitement ou de distribution du gaz.The present invention also aims to provide a total silicon quantification device, simple, compact, easy to implement, reliable, can be transportable or used to provide a result directly on the site of production, use, reprocessing or gas distribution.

Figuresfigures

Les figures 1 à 4 illustrent différents aspects de modes de réalisation de l’invention, sans pour autant limiter sa portée.Figures 1 to 4 illustrate various aspects of embodiments of the invention, without limiting its scope.

La figure 1 illustre de manière schématique le déroulement du procédé, tel qu’expliqué en grand détail dans la description.Figure 1 schematically illustrates the flow of the process, as explained in great detail in the description.

La figure 2 illustre de manière schématique un dispositif selon l’invention, tel qu’expliqué en grand détail dans la description.Figure 2 schematically illustrates a device according to the invention, as explained in great detail in the description.

La figure 3 montre l’absorbance en fonction de la longueur d’onde d’une solution d’un complexe dit « bleu de molybdène » utilisé pour le dosage du silicium, pour deux échantillons différents.Figure 3 shows the absorbance as a function of the wavelength of a solution of a so-called "molybdenum blue" complex used for the determination of silicon, for two different samples.

La figure 4 montre la courbe de calibration de ce dosage, à savoir la variation de l’absorbance en fonction de la concentration du silicium.Figure 4 shows the calibration curve of this assay, namely the variation of the absorbance as a function of the silicon concentration.

Objet de l’inventionObject of the invention

La présente invention concerne un procédé de détection et/ou de quantification du silicium total issu des composés organiques volatils siliciés présents dans un gaz, tel qu’un biogaz de décharge ou de station d’épuration, un biométhane, un gaz de synthèse, un gaz de process ou un gaz naturel, de manière à obtenir un indicateur quantitatif global desdits composés organiques volatils siliciés dans ledit gaz. Elle concerne également un dispositif de quantification du silicium total ainsi que son utilisation pour la détermination ou l’estimation de la quantité de silicium total contenu au sein dudit gaz. Elle vise également un ensemble comportant un dispositif de quantification du silicium total selon l’invention, et les réactifs nécessaires à l’utilisation du dispositif de quantification du silicium total.The present invention relates to a process for the detection and / or quantification of total silicon resulting from volatile organic compounds present in a gas, such as a biogas of discharge or purification station, a biomethane, a synthesis gas, a process gas or a natural gas, so as to obtain a global quantitative indicator of said volatile organic compounds silicified in said gas. It also relates to a total silicon quantization device and its use for determining or estimating the total amount of silicon contained within said gas. It also relates to an assembly comprising a total silicon quantization device according to the invention, and the reagents necessary for the use of the total silicon quantization device.

Un premier objet de la présente invention est un procédé de détection et/ou de quantification du silicium total issu des composés organiques volatils siliciés présents dans un gaz, dans lequel : a) on prélève un échantillon dudit gaz, b) on met ledit échantillon dudit gaz en contact avec au moins un solvant possiblement polaire ou apolaire, apte à extraire au moins une partie desdits composés organiques volatils siliciés dans ledit solvant, c) on détermine la quantité totale de silicium issu des composés organiques volatils siliciés contenus dans au moins un solvant utilisé à l’étape b), d) on calcule la quantité totale de silicium issu des composés organiques volatils siliciés présents dans ledit gaz, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’entre l’étape b) et l’étape c) on transforme au moins une partie des composés organiques volatils siliciés en silice dissoute.A first object of the present invention is a method of detecting and / or quantifying the total silicon resulting from the volatile organic compounds present in a gas, in which: a) a sample of said gas is taken, b) said sample of said gas in contact with at least one possibly polar or apolar solvent, capable of extracting at least a part of said volatile organic compounds silicified in said solvent, c) determining the total amount of silicon derived from the volatile organic compounds containing silicon contained in at least one solvent used in step b), d) calculating the total amount of silicon resulting from the volatile organic compounds present in said gas, said process being characterized in that between step b) and step c) is transformed at least a part of the silicon volatile organic compounds dissolved silica.

Selon l’invention, une partie des composés organiques volatils siliciés sont des siloxanes.According to the invention, a part of the silicon volatile organic compounds are siloxanes.

Avantageusement, au moins une partie des composés organiques volatils siliciés est transformée en silice dissoute par un procédé d’oxydation.Advantageously, at least a portion of the silicon volatile organic compounds is converted into dissolved silica by an oxidation process.

Dans un mode de réalisation particulier du procédé selon l’invention, au moins une partie des composés organiques volatils siliciés est transformée en silice dissoute par un procédé d’oxydation sélectionné parmi les procédés d’oxydation avancée (par exemple à l’aide de peroxyde d’hydrogène, ou d’un autre oxydant, sous irradiation dans le domaine de l’ultraviolet ou éventuellement d’un autre domaine de longueurs d’onde).In a particular embodiment of the process according to the invention, at least a part of the volatile organic silicon compounds is converted into dissolved silica by an oxidation process selected from advanced oxidation processes (for example with the aid of peroxide hydrogen, or another oxidant, under irradiation in the ultraviolet range or possibly another wavelength range).

Dans un mode de réalisation particulier du procédé selon l’invention, la détermination de la quantité totale de silicium selon l’étape c) est effectuée par une méthode colorimétrique au molybdosilicate.In a particular embodiment of the method according to the invention, the determination of the total amount of silicon according to step c) is carried out by a molybdosilicate colorimetric method.

Dans un mode de réalisation particulier du procédé selon l’invention, la quantité de composés organiques volatils siliciés polaires transformée en silice dissoute est au moins de 50%w, de préférence supérieure à 80%w et encore plus préférentiellement supérieure à 99%w.In a particular embodiment of the process according to the invention, the amount of polar silicon volatile organic compounds converted into dissolved silica is at least 50% w, preferably greater than 80% w and even more preferably greater than 99% w.

Dans un mode de réalisation particulier du procédé selon l’invention, l’absorption selon l'étape b) comprend la mise en contact de l'échantillon avec au moins un bain.In a particular embodiment of the process according to the invention, the absorption according to step b) comprises contacting the sample with at least one bath.

Dans un mode de réalisation particulier du procédé selon l’invention, on effectue à l’étape b) l’absorption des composés organiques volatils siliciés à l’aide d’un solvant choisi parmi de l’eau et/ou un autre composé polaire, de préférence du méthanol ou de l'éthanol, et/ou un composé apolaire, de préférence du cyclohexane.In a particular embodiment of the process according to the invention, in step b) the absorption of the volatile organic compounds is carried out using a solvent chosen from water and / or another polar compound. , preferably methanol or ethanol, and / or an apolar compound, preferably cyclohexane.

Dans un mode de réalisation particulier du procédé selon l’invention, l’absorption des composés organiques volatils siliciés selon l'étape b) a lieu par barbotage de l'échantillon gazeux au sein d’au moins un bain de solvant.In a particular embodiment of the process according to the invention, the absorption of the volatile organic compounds siliconized according to step b) is carried out by bubbling the gaseous sample in at least one bath of solvent.

Un autre objet de la présente invention est un dispositif de détection et/ou quantification de silicium total issu des composés organiques volatils siliciés présents dans un gaz à analyser, comprenant : a) des moyens de prélèvement d’un échantillon dudit gaz, b) des moyens d’absorption des composés organiques volatils siliciés par mise en contact de l’échantillon gazeux avec au moins un solvant, c) des moyens de transformation d’au moins une partie des composés organiques volatils siliciés en silice dissoute. d) et des moyens de détermination de la quantité totale de silicium issu des composés organiques volatils siliciés solubilisés à l’étape b),Another object of the present invention is a device for detecting and / or quantifying total silicon resulting from the volatile organic compounds present in a gas to be analyzed, comprising: a) means for sampling a sample of said gas, b) absorption means for the silicon-containing volatile organic compounds by contacting the gaseous sample with at least one solvent; c) means for converting at least a portion of the silicon-containing volatile organic compounds into dissolved silica. d) and means for determining the total amount of silicon from the volatile organic silicon compounds solubilized in step b),

Avantageusement, ce dispositif comprend en plus des moyens de calcul permettant de déterminer la quantité totale de silicium contenu dans les composés organiques volatils siliciés dudit gaz à analyser,Advantageously, this device further comprises calculating means for determining the total amount of silicon contained in the volatile organic silicon compounds of said gas to be analyzed,

Selon un mode particulier de l’invention, le dispositif est configuré pour détecter la présence de COVSi dans un gaz au-delà d’un seuil donné en silicium total, préférentiellement entre 0,1 et 1 mgSi/Nm3.According to a particular embodiment of the invention, the device is configured to detect the presence of COVSi in a gas above a given threshold in total silicon, preferably between 0.1 and 1 mgSi / Nm3.

Un autre objet de l'invention est l'utilisation d'un dispositif de détection et/ou quantification du silicium total pour déterminer la concentration totale de composés siliciés dans un gaz.Another object of the invention is the use of a device for detecting and / or quantifying total silicon to determine the total concentration of silicon compounds in a gas.

Un autre objet de l'invention est l'utilisation d'un dispositif de détection et/ou quantification du silicium total pour le pilotage d’installations générant, utilisant, traitant ou valorisant des gaz.Another object of the invention is the use of a total silicon detection and / or quantification device for controlling installations generating, using, treating or upgrading gases.

Un dernier objet de l'invention est un procédé de pilotage d’une installation industrielle générant du gaz et/ou consommant du gaz dans lequel on met en œuvre le procédé selon l’invention ou le dispositif selon l’invention et dans lequel à partir d’un seuil en composés siliciés, préférentiellement compris entre 0,1 et 1 mgSi/Nm3, on active une unité de purification et/ou on dérive le gaz vers une installation consommatrice moins sensible aux effets nocifs desdits composés siliciés.A last object of the invention is a control method of an industrial plant generating gas and / or consuming gas in which the method according to the invention or the device according to the invention is implemented and in which from a threshold of silicon compounds, preferably between 0.1 and 1 mgSi / Nm3, activates a purification unit and / or the gas is diverted to a consumer facility less sensitive to the harmful effects of said silicon compounds.

Description détailléedetailed description

Par "biogaz ", on entend tout gaz produit par la fermentation de matières organiques végétales, animales, ou contenues dans des déchets en absence d’oxygène, i.e. par « méthanisation » ou par « digestion anaérobie »."Biogas" means any gas produced by the fermentation of vegetable, animal or organic matter contained in waste in the absence of oxygen, ie by "anaerobic digestion" or "anaerobic digestion".

Par "composés siliciés", on entend tout composé, entité, ou espèce chimique comprenant un ou plusieurs atomes de silicium, qui se trouve en phase gazeuse dans le gaz considéré. Parmi ces composés siliciés, figurent les composés organiques volatils siliciés (ci-après appelés COVSi), tels que siloxanes, silanes, silanols, silarènes, ainsi que leurs dérivés, par exemple halogénés."Silicon compounds" means any compound, entity, or chemical species comprising one or more silicon atoms, which is in the gas phase in the gas in question. Among these silicon compounds are the volatile organic silicon compounds (hereinafter called COVSi), such as siloxanes, silanes, silanols, silarenes, and derivatives thereof, for example halogenated.

Ces composés, présents éventuellement à l'état de trace dans le biogaz, sont par exemple issus de la fermentation anaérobie des déchets de décharge qui contiennent de plus en plus de silicones (par exemple dans les produits cosmétiques et dans les emballages). Il existe un grand nombre de COVSi et il est à ce jour encore difficile de les caractériser de façon précise et spécifique. A titre indicatif, avec les techniques actuelles, seule une petite dizaine de siloxanes peut être isolée et dosée dans le biogaz de décharge, et dans les gaz en général.These compounds, which may be present in the trace state in the biogas, are for example derived from the anaerobic fermentation of the discharge waste which contains more and more silicones (for example in cosmetic products and in packaging). There is a large number of COVsi and it is still difficult to characterize them accurately and specifically. As an indication, with current techniques, only about ten siloxanes can be isolated and dosed in the landfill biogas, and in gases in general.

Par "quantification des composés siliciés", on entend la détermination de la quantité de silicium total contenu dans les composés siliciés, c'est-à-dire composés contenant du silicium (dont composés organiques volatils siliciés), présents dans un gaz. Par opposition à "quantitatif, "qualitatif qualifie ce qui se rapporte à la séparation, l'identification, la caractérisation ou la description desdits composés, sans qu'interviennent des notions de grandeur (concentration ou teneur). En l'espèce, la présente invention ne recherche pas l'analyse qualitative des composés siliciés présents dans le gaz et solubles dans tout solvant approprié, ni la quantification individuelle de chacun de ces composés, mais propose un procédé de quantification permettant d'obtenir un indicateur quantitatif global (Si total) desdits composés au sein dudit gaz.By "quantification of the silicon compounds" is meant the determination of the total amount of silicon contained in the silicon compounds, that is to say compounds containing silicon (including volatile organic compounds silicides), present in a gas. As opposed to "quantitative," qualitative qualifies what relates to the separation, identification, characterization or description of said compounds, without involving notions of magnitude (concentration or content). In the present case, the present invention does not seek the qualitative analysis of the silicon compounds present in the gas and soluble in any suitable solvent, nor the individual quantification of each of these compounds, but proposes a quantization method making it possible to obtain a global quantitative indicator (total Si) of said compounds within said gas.

Un schéma séquentiel du procédé est présenté en figure 1 et explicité ci-après.A sequential scheme of the process is presented in FIG. 1 and explained below.

La première étape du procédé selon l'invention consiste donc à prélever un échantillon du gaz (1). Cette étape est réalisée par tous moyens de prélèvement appropriés, par exemple par l’ouverture d’une vanne dans un conduit qui transporte ledit gaz, par exemple dans un conduit (1’) de dérivation installé à cet effet. A la fin du prélèvement ladite vanne peut être fermée. Ledit conduit de dérivation peut conduire directement dans un espace d’échange gaz-liquide.The first step of the process according to the invention therefore consists in taking a sample of the gas (1). This step is carried out by any appropriate sampling means, for example by the opening of a valve in a conduit which carries said gas, for example in a conduit (1 ') of bypass installed for this purpose. At the end of sampling, said valve can be closed. Said bypass duct can lead directly into a gas-liquid exchange space.

Dans une deuxième étape (2), cet échantillon gazeux est mis en contact avec un solvant liquide (a), dans lequel les composés siliciés sont susceptibles d’être absorbés. Cette étape est mise en œuvre dans un espace d’échange gaz-liquide. A ce titre toute installation qui permet la mise en contact d'un liquide avec un gaz peut convenir. Cette mise en contact peut par exemple être réalisée par barbotage.In a second step (2), this gaseous sample is brought into contact with a liquid solvent (a), in which the silicon compounds are capable of being absorbed. This step is implemented in a gas-liquid exchange space. As such, any installation that allows the contact of a liquid with a gas may be suitable. This contacting can for example be carried out by bubbling.

Cette technique de piégeage par solubilisation des composés siliciés permet d’éviter les pertes ou la dilution d'échantillons habituellement rencontrées lors de l'échantillonnage d'un gaz en sac Tedlar® ou encore d’éviter tous problèmes d'adsorption/désorption lors de l'échantillonnage d'un gaz sur cartouche adsorbante.This solubilization trapping technique of the silicon compounds makes it possible to avoid losses or the dilution of samples usually encountered when sampling a Tedlar® bag gas or to avoid any problems of adsorption / desorption during the sampling of a gas on an adsorbent cartridge.

Selon une variante de la présente invention, l’absorption a lieu par mise en contact de l'échantillon gazeux avec au moins un bain de solvant. Dans ce cas, le nombre de bains est déterminé de manière à épuiser ledit échantillon gazeux en composés siliciés. Selon un mode de réalisation avantageux de la présente invention, on utilise un procédé dans lequel l’absorption des composés siliciés a lieu dans un seul bain de solvant, non saturé en composés siliciés, lesdits composés siliciés étant solubilisés dans ledit bain du fait de la circulation du gaz dans ledit bain (cette circulation pouvant être réalisée par exemple par barbotage). Par "non saturé", on entend que la limite de solubilité des composés siliciés dans le solvant choisi n’est pas atteinte.According to a variant of the present invention, absorption takes place by contacting the gaseous sample with at least one solvent bath. In this case, the number of baths is determined so as to exhaust said gaseous sample to silicon compounds. According to an advantageous embodiment of the present invention, a process is used in which the absorption of the silicon compounds takes place in a single solvent bath, unsaturated with silicon compounds, said silicon compounds being solubilized in said bath because of circulation of the gas in said bath (this circulation can be carried out for example by bubbling). By "unsaturated" it is meant that the solubility limit of the silicon compounds in the chosen solvent is not reached.

Egalement, dans le cas où un seul bain est utilisé, le solvant employé pour solubiliser les composés siliciés présents au sein de l'échantillon gazeux peut être constitué d’un mélange de solvants.Also, in the case where a single bath is used, the solvent used to solubilize the silicon compounds present in the gaseous sample may consist of a mixture of solvents.

Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, l’absorption a lieu dans au moins deux bains, par exemple disposés en série. Dans ce cas, les liquides constituant chacun de ces bains sont identiques ou différents. Préférentiellement dans ce cas, les solvants employés dans les bains sont de natures différentes, de manière à permettre l’absorption de composés polaires ou apolaires en fonction de la nature polaire ou apolaire des solvants employés.According to another embodiment of the present invention, the absorption takes place in at least two baths, for example arranged in series. In this case, the liquids constituting each of these baths are identical or different. Preferably in this case, the solvents used in the baths are of different natures, so as to allow the absorption of polar or apolar compounds depending on the polar or apolar nature of the solvents used.

Dans le cas où deux bains sont utilisés, on préfère un procédé dans lequel le premier bain de solvant n’est pas saturé en composés siliciés susceptibles d'être solubilisés dans ledit bain du fait de la circulation du gaz au sein dudit bain ; et dans lequel procédé le dernier bain contient, après l'étape b) dudit procédé, une quantité de composés siliciés dissous dans ledit bain inférieure aux limites de détection de l'appareillage de mesure utilisé ultérieurement pour le dosage. Il s'agit là d'un moyen de constater l'épuisement des composés siliciés au sein dudit gaz. L’absence de composés siliciés détectés dans le deuxième bain de solvant, permet de confirmer l’absorption des composés siliciés dans le premier bain de solvant.In the case where two baths are used, a method is preferred in which the first bath of solvent is not saturated with silicon compounds capable of being solubilized in said bath because of the circulation of the gas within said bath; and wherein the last bath contains, after step b) of said method, an amount of silicon compounds dissolved in said bath below the detection limits of the measuring apparatus subsequently used for the assay. This is a way to see the depletion of the silicon compounds in said gas. The absence of silicon compounds detected in the second solvent bath makes it possible to confirm the absorption of the silicon compounds in the first solvent bath.

Dans un mode de réalisation de l’invention, le volume de solvant dans chaque bain est compris entre 100 mL et 10 L, préférentiellement entre 0,5 et 2 litres. Il est, par exemple, de 1 litre. Selon une variante de la présente invention, la mise en contact de l'échantillon gazeux avec le solvant a lieu par barbotage de l'échantillon gazeux au sein du bain de solvant. Avantageusement le temps de barbotage se situe entre 10 minutes et 3 heures, préférentiellement entre 15 minutes et 60 minutes. Avantageusement le débit de gaz se situe entre 0,1 à 4 L/min, préférentiellement entre 0,5 et 2 L/min.In one embodiment of the invention, the volume of solvent in each bath is between 100 mL and 10 L, preferably between 0.5 and 2 liters. It is, for example, 1 liter. According to a variant of the present invention, the gaseous sample is brought into contact with the solvent by bubbling the gaseous sample into the solvent bath. Advantageously, the sparging time is between 10 minutes and 3 hours, preferably between 15 minutes and 60 minutes. Advantageously, the gas flow rate is between 0.1 to 4 L / min, preferably between 0.5 and 2 L / min.

Par ailleurs, selon la teneur en COVSi du biogaz, le débit du gaz introduit dans le(s) bain(s), le temps de barbotage du gaz dans le(s) bain(s) et le volume de solvant de chaque bain peuvent être adaptés afin d’optimiser la solubilisation et la détection des composés siliciés initialement présents dans le gaz à analyser.Furthermore, depending on the COVSi content of the biogas, the flow rate of the gas introduced into the bath (s), the gas sparging time in the bath (s) and the solvent volume of each bath can be adapted to optimize the solubilization and detection of the silicon compounds initially present in the gas to be analyzed.

Selon l'invention, un échantillon dudit gaz est mis en contact avec un solvant approprié. Avantageusement, ce dernier est choisi selon sa polarité et donc sa capacité à absorber certains COVSi. A titre indicatif, on peut citer en tant que composés polaires l’eau, les alcools, tels que le méthanol et l'éthanol et, en tant que composés apolaires, le cyclohexane. Dans un mode de réalisation avantageux on utilise de l'eau déminéralisée.According to the invention, a sample of said gas is contacted with a suitable solvent. Advantageously, the latter is chosen according to its polarity and therefore its ability to absorb some COVSi. By way of indication, mention may be made, as polar compounds, of water, alcohols, such as methanol and ethanol and, as nonpolar compounds, cyclohexane. In an advantageous embodiment, demineralised water is used.

On peut ajouter des additifs aux solvants, par exemple des acides ou des bases, des agents oxydants ou complexants. Avantageusement, le solvant approprié consiste en un mélange de solvants de différentes polarités, tel qu’un mélange d’eau déminéralisée et d’éthanol selon toutes proportions possibles, ou tout autre mélange de solvants polaires ou apolaires en toutes proportions possibles. L'utilisation de l'eau comme solvant présente de nombreux avantages. C’est un solvant polaire permettant de solubiliser les COVSi polaires, et c’est un solvant économique et facilement disponible, même sous la forme déminéralisée qui est très fortement préférée dans le cadre de la présente invention.Additives may be added to the solvents, for example acids or bases, oxidizing or complexing agents. Advantageously, the appropriate solvent consists of a mixture of solvents of different polarities, such as a mixture of deionized water and ethanol in all possible proportions, or any other mixture of polar or apolar solvents in all possible proportions. The use of water as a solvent has many advantages. It is a polar solvent for solubilizing polar COVSi, and it is an economical and readily available solvent, even in the demineralized form which is very highly preferred in the context of the present invention.

Le solvant peut être utilisé de manière avantageuse à une température comprise entre 5 °C et 30 °C.The solvent can be advantageously used at a temperature of between 5 ° C and 30 ° C.

La troisième étape du procédé (3) consiste à transformer au moins une partie et préférentiellement la totalité des composés organiques volatils siliciés en silice dissoute, i.e. acide silicique ou autre forme dissoute de la silice). Cette transformation peut être réalisée par toute technique permettant l’obtention de silice dissoute à partir de composés siliciés. Par « silice dissoute », on entend toutes formes dissoutes de la silice, notamment l’acide silicique. Avantageusement on utilise des procédés d’oxydation pour transformer des composés siliciés en silice dissoute. A ce titre on peut utiliser les « procédés d’oxydation avancée », et notamment l’oxydation chimique (Η202/03), photochimique (H202/UV, 03/UV), catalytique (H202/Fe2+), photocatalytique (Fe2+/H202/UV et Ti02/UV), sonochimique ou encore électrochimique.The third step of the process (3) consists of converting at least a portion and preferably all of the silicon-containing volatile organic compounds into dissolved silica, i.e. silicic acid or other dissolved form of the silica). This transformation can be carried out by any technique making it possible to obtain dissolved silica from silicon compounds. By "dissolved silica" is meant all dissolved forms of silica, especially silicic acid. Advantageously, oxidation processes are used to convert silicon compounds into dissolved silica. As such, it is possible to use "advanced oxidation processes", and in particular chemical (Η202 / 03), photochemical (H2O2 / UV, O3 / UV), catalytic (H2O2 / Fe2 +), photocatalytic (Fe2 + / H2O2) oxidation. / UV and TiO 2 / UV), sonochemical or electrochemical.

On entend par « procédés d’oxydation avancée », selon l’article « Oxydation et réduction appliquées au traitement de l’eau - Ozone - Autres oxydants - Oxydation avancée -Réducteurs » par S. Baig et P. Mouchet, paru en 2010 dans la collection Techniques de l’Ingénieur (chapitre W2702), des procédés de traitement d’eau fonctionnant à température et pression proches des conditions ambiantes et qui impliquent la production d’un oxydant secondaire plus puissant à partir d’un oxydant primaire.The term "advanced oxidation processes", according to the article "Oxidation and reduction applied to the treatment of water - Ozone - Other oxidants - Advanced oxidation -Reducers" by S. Baig and P. Mouchet, published in 2010 in the Techniques de l'Ingénieur collection (chapter W2702), water treatment processes operating at ambient temperature and pressure and involving the production of a more powerful secondary oxidant from a primary oxidant.

Dans le cadre de la présente invention, la transformation des composés siliciés en silice dissoute pourra avantageusement être effectuée par un procédé qui associe l’action du H202 à celle du rayonnement UV. Ce procédé est relativement peu coûteux. L’activation photochimique de l’eau oxygénée par le rayonnement UV induit une coupure homolytique de la liaison 0-0 permettant la formation de radicaux hydroxyles, fortement oxydants. L’efficacité du procédé H202/UV est fonction notamment de la concentration en eau oxygénée, de la température et du pH.In the context of the present invention, the conversion of the silicon compounds into dissolved silica may advantageously be carried out by a process which combines the action of H 2 O 2 with that of UV radiation. This process is relatively inexpensive. The photochemical activation of the oxygenated water by UV radiation induces a homolytic cleavage of the 0-0 bond allowing the formation of hydroxyl radicals, which are strongly oxidizing. The effectiveness of the H2O2 / UV process is a function, in particular, of the hydrogen peroxide concentration, the temperature and the pH.

Ainsi, avantageusement, de l’eau oxygénée (b) est ajoutée, sous agitation, au(x) bain(s) contenant les composés siliciés. rOn peut par exemple utiliser une concentration en eau oxygénée dans les bains comprise entre 0,02 à 0,2 mol/L, qui permet dans de nombreux cas une oxydation complète. A une concentration en eau oxygénée inférieure à 0,02 mol/L, la quantité de radicaux hydroxyles formés est parfois insuffisante pour transformer la totalité des composés siliciés initialement présents en silice dissoute.Thus, advantageously, hydrogen peroxide (b) is added, with stirring, to the bath (s) containing the silicon compounds. For example, it is possible to use a concentration of hydrogen peroxide in the baths of between 0.02 and 0.2 mol / l, which in many cases allows complete oxidation. At a hydrogen peroxide concentration of less than 0.02 mol / L, the amount of hydroxyl radicals formed is sometimes insufficient to convert all of the silicon compounds initially present in dissolved silica.

Après homogénéisation, le bain est soumis à une irradiation UV, par exemple à l’aide d’une lampe UV 55 W, en mode statique pendant 45 minutes. Les composés organiques siliciés solubilisés dans la solution aqueuse sont ainsi transformés en silice dissoute.After homogenization, the bath is subjected to UV irradiation, for example using a 55 W UV lamp, in static mode for 45 minutes. The silicon organic compounds solubilized in the aqueous solution are thus converted into dissolved silica.

Selon une variante de la présente invention, la solution contenue dans le bain peut être mise en circulation dans le réacteur UV. A titre indicatif, le temps d’irradiation peut être compris entre 10 minutes et 3 heures, préférentiellement entre 15 minutes et 30 minutes. A titre indicatif, le débit de circulation de la solution contenue dans le bain peut être compris entre 1 et 10 L/h, préférentiellement entre 2 et 5 L/h.According to a variant of the present invention, the solution contained in the bath can be circulated in the UV reactor. As an indication, the irradiation time may be between 10 minutes and 3 hours, preferably between 15 minutes and 30 minutes. As an indication, the flow rate of the solution contained in the bath may be between 1 and 10 L / h, preferably between 2 and 5 L / h.

Dans un mode de réalisation avantageux du procédé selon l’invention on ajuste les conditions, et notamment le temps d’irradiation et le débit de circulation, de manière à ne pas excéder une teneur totale en silicium dans le bain de 5 mgSi/l, et préférentiellement de manière à ne pas excéder 1,3 mgSi/l de manière à ce que la méthode de quantification de la silice dissoute soit optimale, i.e. la relation entre l’absorbance du milieu réactionnel et la quantité de silice présente dans ledit milieu soit linéaire ; pour des durées de barbotage et d’oxydation raisonnables D’une manière générale, dans le procédé selon l’invention il convient d’éviter la formation de silice colloïdale qui fausserait la valeur obtenue pour la teneur en silicium total contenu dans le gaz.In an advantageous embodiment of the process according to the invention, the conditions, and in particular the irradiation time and the flow rate, are adjusted so as not to exceed a total silicon content in the bath of 5 mgSi / l, and preferably so as not to exceed 1.3 mgSi / l so that the quantification method of the dissolved silica is optimal, ie the relationship between the absorbance of the reaction medium and the amount of silica present in said medium is linear; for reasonable sparging and oxidation times In general, in the process according to the invention the formation of colloidal silica which would distort the value obtained for the total silicon content contained in the gas should be avoided.

La quatrième étape du procédé (4) consiste à complexer la silice dissoute précédemment formée par l’emploi de réactifs (c) explicités plus en détails ci-après, afin de permettre sa quantification par dosage colorimétrique. Pour ce faire, le milieu réactionnel est d’abord acidifié par ajout d’un acide fort, tel que de l’acide chlorhydrique (par exemple d’une concentration de 6M). Une solution de molybdate d’ammonium (par exemple d’une concentration de 100 g/L) est ensuite ajoutée au milieu réactionnel contenant de la silice dissoute. On sait que la silice réagit avec les oxydes, notamment avec le molybdate. La réaction de la silice dissoute avec du molybdate conduit à l’obtention d’un complexe silicomolybdique de couleur jaune ; ce composé a une stabilité limitée dans le temps. Le complexe silicomolybdique jaune ainsi formé peut être détecté par mesure d'absorption de lumière à des concentrations en silice de l’ordre de quelques mg/l. D’autres solutions d’oxyanions de molybdène peuvent être employées pour former un complexe silicomolybdique, mais on préfère le molybdate d’ammonium qui est efficace et pas cher.The fourth step of the process (4) consists in complexing the previously dissolved silica formed by the use of reagents (c) explained in more detail below, in order to allow its quantification by colorimetric assay. To do this, the reaction medium is first acidified by addition of a strong acid, such as hydrochloric acid (for example with a concentration of 6M). A solution of ammonium molybdate (for example at a concentration of 100 g / l) is then added to the reaction medium containing dissolved silica. It is known that silica reacts with oxides, especially with molybdate. The reaction of the dissolved silica with molybdate leads to the production of a yellow silicomolybdic complex; this compound has a limited stability over time. The yellow silicomolybdic complex thus formed can be detected by measurement of light absorption at silica concentrations of the order of a few mg / l. Other solutions of molybdenum oxyanions can be used to form a silicomolybdic complex, but ammonium molybdate is preferred which is effective and cheap.

Un révélateur, tel que de l'acide oxalique (par exemple en une concentration de 75 g/L), peut être ajouté au milieu réactionnel pour développer et intensifier la couleur du complexe silicomolybdique ; cela permet d’éviter les interférences provenant notamment de la verrerie, de l’eau utilisée, des tannins, de la présence importante de fer, de sulfites ou encore de phosphates présents dans l’échantillon aqueux à analyser. En effet, en présence de molybdate d’ammonium, les phosphates présents dans l’échantillon à analyser sont transformés en dodecamolybdophosphates, qui eux-mêmes sont décomposés sous l’action de l’acide oxalique : cela évite les interférences lors du dosage ultérieur.A developer, such as oxalic acid (for example in a concentration of 75 g / L), may be added to the reaction medium to develop and intensify the color of the silicomolybdic complex; this avoids interference from glassware, water used, tannins, the presence of iron, sulfites or phosphates present in the aqueous sample to be analyzed. Indeed, in the presence of ammonium molybdate, the phosphates present in the sample to be analyzed are converted into dodecamolybdophosphates, which themselves are decomposed under the action of oxalic acid: this avoids interference during the subsequent dosing.

Le milieu réactionnel est laissé sous agitation entre 10 minutes et 20 minutes (et avantageusement durant 15 minutes) de manière à ce que le molybdate puisse réagir avec la silice en solution pour former le dodecamolybdosilicate, un complexe silicomolybdique de couleur jaune. En deçà de 10 minutes, la réaction entre le molybdate et la silice dissoute n’est pas complète, et on préfère ne pas laisser le milieu réactionnel pendant plus de 20 minutes sous agitation car le complexe silicomolybdique n’est pas très stable.The reaction medium is left stirring for 10 minutes to 20 minutes (and advantageously for 15 minutes) so that the molybdate can react with the silica in solution to form the dodecamolybdosilicate, a yellow silicomolybdic complex. Within 10 minutes, the reaction between the molybdate and the dissolved silica is not complete, and it is preferred not to leave the reaction medium for more than 20 minutes with stirring because the silicomolybdic complex is not very stable.

Le complexe silicomolybdique peut être détecté, et sa concentration peut être déterminée, par la mesure de l’absorption optique du milieu réactionnel, et plus précisément par l’absorption optique du complexe silicimolybdique. Toutefois, à cause de la faible stabilité en solution du complexe silicomolybdique et surtout à cause de la limite de détection relativement élevée du complexe silicimolybdique de l’ordre de quelques mg/l, les inventeurs préfèrent que la concentration en silice dissoute présente dans l’échantillon soit déterminée par une autre méthode.The silicomolybdic complex can be detected, and its concentration can be determined by measuring the optical absorption of the reaction medium, and more specifically by the optical absorption of the silicimolybdic complex. However, because of the low solution stability of the silicomolybdic complex and especially because of the relatively high detection limit of the silicimolybdic complex of the order of a few mg / l, the inventors prefer that the concentration of dissolved silica present in the sample is determined by another method.

Selon cette autre méthode, le complexe silicimolybdique est transformé en un complexe plus facilement quantifiable par mesure d’absorption optique. Pour ce faire, le complexe silicimolybdique, précédemment obtenu, est réduit par l’acide aminonaphtolsulfonique (par exemple à une concentration de 2,5 g/L) en présence de Na2S03 (par exemple à raisons de 50 g/L) et de NaHS03 (par exemple à raison de 150 g/L) en un complexe bleu appelé « bleu de molybdène » de formule [Μο154θ462Η14·70Η2θ]14~ dont la coloration est due au changement de degré d’oxydation du molybdène, i.e. du Mo(V) en Mo(VI). Afin que le complexe silicimolybdique présent dans le milieu réactionnel puisse être réduit en un complexe au bleu de molybdène par l’acide aminonaphtolsulfonique, le milieu réactionnel est laissé sous agitation durant 5 minutes.According to this other method, the silicimolybdic complex is converted into a more easily quantifiable complex by optical absorption measurement. To do this, the silicimolybdic complex, previously obtained, is reduced by amino-phenolsulfonic acid (for example at a concentration of 2.5 g / l) in the presence of Na 2 SO 3 (for example at 50 g / l) and NaHSO 3. (For example at 150 g / L) in a blue complex called "molybdenum blue" of formula [Μο154θ462Η14 · 70Η2θ] 14 ~ whose color is due to the change in the degree of oxidation of molybdenum, ie Mo (V ) in Mo (VI). In order that the silicimolybdic complex present in the reaction medium can be reduced to a molybdenum blue complex by aminonaphtholesulphonic acid, the reaction medium is left stirring for 5 minutes.

La réduction du complexe silicomolybdique en un complexe au bleu de molybdène permet une détection plus sensible de la concentration en silice de l’échantillon à analyse, i.e. avec une limite de détection plus faible. Ainsi on peut déterminer une concentration en silice dissoute de l’ordre de quelques pg/l. L’absorbance de l’échantillon à 810 nm, correspondant au pic d’absorption du complexe au bleu de molybdène, est ensuite mesurée et corrélée à la quantité de silicium présente initialement dans l’échantillon aqueux à analyser. Une courbe d’étalonnage est préalablement réalisée de manière à pouvoir déterminer rapidement la concentration en silicium (sous forme de silice dissoute) contenu dans l’échantillon à analyser. La courbe d’étalonnage obtenue est linéaire pour des concentrations comprises entre 0 et 5 mg de silicium par litre. Pour des concentrations en silicium supérieures à 5 mg de silicium par litre, l’échantillon est dilué avant analyse et/ou (de manière préférée) le temps de barbotage est réduit. La limite de quantification a été évaluée à 0,006 mg de silicium par litre, la limite de détection est évaluée à 0,002 mg de silicium par litre. Les données ainsi obtenues sont ensuite enregistrées (5).The reduction of the silicomolybdic complex to a molybdenum blue complex allows a more sensitive detection of the silica concentration of the test sample, i.e. with a lower detection limit. Thus, a dissolved silica concentration of the order of a few pg / l can be determined. The absorbance of the sample at 810 nm, corresponding to the absorption peak of the molybdenum blue complex, is then measured and correlated with the amount of silicon initially present in the aqueous sample to be analyzed. A calibration curve is previously carried out so as to quickly determine the silicon concentration (in the form of dissolved silica) contained in the sample to be analyzed. The calibration curve obtained is linear for concentrations of between 0 and 5 mg of silicon per liter. For silicon concentrations greater than 5 mg of silicon per liter, the sample is diluted before analysis and / or (preferably) the sparging time is reduced. The limit of quantification was evaluated at 0.006 mg of silicon per liter, the limit of detection is evaluated at 0.002 mg of silicon per liter. The data thus obtained are then recorded (5).

Dans un mode de réalisation avantageux de l’invention et afin de ne pas atteindre les limites de quantification en silicium présent en solution, on diminue le temps de barbotage du gaz dans le bain de solvant lorsque la concentration en silicium approche la limite supérieure indiquée ci-dessus.In an advantageous embodiment of the invention and in order not to reach the silicon quantification limits present in solution, the gas sparging time in the solvent bath is reduced when the silicon concentration approaches the upper limit indicated in FIG. -above.

Cette méthode de détection par spectrophotométrie est une technique analytique robuste, peu onéreuse et facilement utilisable dans un site industriel de production, utilisation, traitement et valorisation de gaz.This method of detection by spectrophotometry is a robust analytical technique, inexpensive and easy to use in an industrial site of production, use, treatment and recovery of gas.

La présente invention concerne également un dispositif nommé ci-après « kit de quantification » du silicium total contenu dans les composés siliciés contenus dans un gaz, permettant d'obtenir un indicateur quantitatif global (Si total) desdits composés au sein dudit gaz, ledit kit étant présenté en figure 2 et caractérisé en ce qu'il comprend: (i) un dispositif de prélèvement du gaz d’une conduite (1), ce dispositif pouvant être constitué d’une pompe et d’un débitmètre, de préférence totalisateur, et d'une vanne de régulation du débit (manuelle ou automatique), qui permet de faire barboter ledit gaz dans au moins un flacon (2) (d’une contenance typique comprise entre 100 mL à 1 L) contenant le solvant (ou mélange de solvants (a)) apte à absorber les COVSi à l’issue du barbotage, la solution est transférée vers le dispositif suivant ; le flacon contenant un évent (2’) par lequel le gaz ayant barboté dans le solvant peut s’échapper ; (ii) un dispositif permettant de transformer les COVSi en silice dissoute, pouvant par exemple comprendre un dispositif permettant l’ajout dosé de réactifs (b) ainsi qu’un réacteur équipé d’une lampe UV (3) et d’un système d’agitation ; (iii) un dispositif destiné et apte à la mise en oeuvre de la méthode colorimétrique (4) qui permet la détermination de la concentration de l’échantillon en silice dissoute, ledit dispositif étant notamment apte à l’exécution des opérations de prélèvement d’un volume donné d’échantillon, d’ajouts dosés et de mélanges successifs et minutés des réactifs (c), et à la mesure de l’absorbance optique de l’échantillon, par exemple au moyen d’une fibre optique ou d’une cellule de mesure (4’); (iv) un moyen de calcul de la concentration de l’échantillon en silice dissoute et de la teneur du gaz en mgSi par unité de volume de gaz (par exemple Nm3) à partir de l’absorbance mesurée ; (v) un dispositif permettant de réaliser l'acquisition des données mesurées, des opérations de calcul sur la base de ces données et le contrôle automatisé des opérations requises ; (vi) des moyens permettant de visualiser certains paramètres physiques considérés comme importants pour le fonctionnement du kit et les résultats des calculs éventuellement réalisés par l'automate.The present invention also relates to a device hereinafter referred to as a "quantization kit" for the total silicon contained in the silicon compounds contained in a gas, making it possible to obtain a global quantitative indicator (total Si) of said compounds within said gas, said kit being shown in FIG. 2 and characterized in that it comprises: (i) a device for sampling the gas from a pipe (1), this device possibly consisting of a pump and a flow meter, preferably a totalizer, and a flow control valve (manual or automatic), which allows said gas to be bubbled into at least one vial (2) (typically between 100 mL to 1 L) containing the solvent (or mixture of solvents (a)) capable of absorbing the COVSi after bubbling, the solution is transferred to the following device; the vial containing a vent (2 ') through which gas bubbled into the solvent can escape; (ii) a device making it possible to transform the COVSi into dissolved silica, which may for example comprise a device allowing the metered addition of reagents (b) as well as a reactor equipped with a UV lamp (3) and a control system; agitation; (iii) a device intended and capable of implementing the colorimetric method (4) which makes it possible to determine the concentration of the dissolved silica sample, said device being particularly suitable for carrying out the sampling operations of a given sample volume, metered additions and successive and minute mixtures of the reagents (c), and the measurement of the optical absorbance of the sample, for example by means of an optical fiber or a measuring cell (4 '); (iv) means for calculating the concentration of the dissolved silica sample and the gas content in mgSi per unit volume of gas (eg Nm3) from the measured absorbance; (v) a device for acquiring measured data, calculation operations based on such data and automated control of required operations; (vi) means for displaying certain physical parameters considered important for the operation of the kit and the results of any calculations made by the PLC.

Les trois premiers dispositifs sont aptes à permettre les opérations de vidange et de rinçage nécessaires entre plusieurs échantillons, notamment par l’emploi de solution de rinçage (d).The first three devices are capable of allowing the necessary emptying and rinsing operations between several samples, in particular by the use of rinsing solution (d).

Les dispositifs contenant les solvants et réactifs sont conçus pour être remplacés ou remplis aisément par un opérateur qualifié.Devices containing solvents and reagents are designed to be easily replaced or filled by a qualified operator.

Les opérations de transfert de fluides sous forme liquide peuvent par exemple être réalisées à l’aide de pompes péristaltiques. L'ensemble des éléments ou dispositifs constitutifs du kit sont connectés physiquement par des tuyaux, pouvant être constitués en matériaux polymères ou en métal (acier par exemple). L’ensemble du kit et/ou certains de ses éléments constitutifs peuvent être éventuellement régulés en température, avec des températures de consigne préférentiellement comprises entre 10°C et 40 °C, et encore plus préférentiellement entre 20°C et 30°C. A partir de la solution ayant subi le procédé d’oxydation avancée, la détermination de la concentration en silice dissoute peut être réalisée plusieurs fois pour chaque échantillon, afin d’obtenir des résultats en duplicat ou triplicat.Fluid transfer operations in liquid form can for example be performed using peristaltic pumps. All the elements or devices constituting the kit are physically connected by pipes, which may be made of polymeric materials or metal (steel for example). The entire kit and / or some of its constituent elements may optionally be temperature-controlled, with set-point temperatures preferably between 10 ° C. and 40 ° C., and even more preferably between 20 ° C. and 30 ° C. From the solution having undergone the advanced oxidation process, the determination of the dissolved silica concentration can be carried out several times for each sample, in order to obtain duplicate or triplicate results.

Le kit de quantification selon l’invention peut être conçu de manière à être portable (c’est-à-dire il peut être transporté sur le terrain par un opérateur pour chaque opération de mesure), ou il peut être conçu de manière à pouvoir être installée de manière pérenne (fixe) sur un site industriel.The quantization kit according to the invention can be designed to be portable (i.e. it can be transported in the field by an operator for each measurement operation), or it can be designed in such a way that it can be be permanently installed (fixed) on an industrial site.

Nous décrivons ici des modes de réalisation de chacun de ces deux kits. Concernant la version dite "portable", plusieurs paramètres de fonctionnement peuvent être fixés manuellement par l’opérateur (débit et durée de barbotage, nombre de réplicats). La version « portable » du kit ne contient pas nécessairement un automate. De plus, certaines opérations de transfert des fluides peuvent dans ce cas être réalisées manuellement par un opérateur qualifié. De même, pour la version "portable", le dispositif de mesure colorimétrique peut être externe au kit.Here we describe embodiments of each of these two kits. Regarding the so-called "portable" version, several operating parameters can be set manually by the operator (flow and bubbling time, number of replicates). The "portable" version of the kit does not necessarily contain a controller. In addition, certain fluid transfer operations can in this case be performed manually by a skilled operator. Similarly, for the "portable" version, the colorimetric measuring device may be external to the kit.

Concernant la version dite "fixe" du kit, elle est conçue pour permettre des opérations de mesure entièrement automatisées, avec des outils de supervision à distance et de communication avec l'automate général pilotant l'ensemble des procédés de la chaîne à laquelle le kit est connecté.Concerning the so-called "fixed" version of the kit, it is designed to allow fully automated measurement operations, with tools for remote monitoring and communication with the general PLC controlling all the processes of the chain to which the kit is connected.

Les capacités de stockage des différents réactifs varient selon les deux versions du kit.The storage capacities of the different reagents vary according to the two versions of the kit.

La durée d’une analyse comprenant barbotage, oxydation avancée et méthode colorimétrique peut varier selon notamment la durée de barbotage (elle-même fonction de la teneur supposée du gaz en silicium), celle de l’irradiation UV, et le nombre de réplicats souhaité pour la mesure par colorimétrie. A titre d’exemple, pour une teneur du gaz en silicium comprise entre 0,1 et 100 mg/Nm3 et une seule mesure, le résultat est obtenu en 80 minutes. Il est envisageable que la fréquence de mesure soit inférieure à 30 minutes puisque le barbotage et l’oxydation avancée peuvent avoir lieu dans deux dispositifs distincts : le prélèvement suivant peut avoir lieu pendant l’oxydation du précédent.The duration of an analysis comprising bubbling, advanced oxidation and colorimetric method may vary according to, in particular, the bubbling time (itself a function of the assumed content of the silicon gas), that of the UV irradiation, and the number of replicates desired. for measurement by colorimetry. By way of example, for a silicon gas content of between 0.1 and 100 mg / Nm3 and a single measurement, the result is obtained in 80 minutes. It is conceivable that the measurement frequency is less than 30 minutes since bubbling and advanced oxidation can take place in two separate devices: the next sample can take place during the oxidation of the previous one.

Le dispositif peut être utilisé dans le but de contrôler le respect d’une norme ou d’une spécification portant sur la teneur en silicium total d’un gaz. Il peut également être utilisé dans le but de piloter les opérations de traitement épuratoire d’un gaz. Par exemple, dans le cas d’un traitement par filtre de charbon actif, la teneur en silicium total mesurée en sortie peut servir d’indicateur de saturation du filtre et indiquer la nécessité du renouvellement.The device may be used to monitor compliance with a standard or specification for the total silicon content of a gas. It can also be used for the purpose of controlling the treatment of a gas treatment. For example, in the case of an activated carbon filter treatment, the total silicon content measured at the outlet can serve as an indicator of saturation of the filter and indicate the necessity of renewal.

Avantageusement, le procédé et le kit de détection et/ou de quantification de silicium total permet de détecter la présence de COVSi dans un gaz, notamment une quantité de COVSi de l’ordre de 0,1 mgSi/Nm3 correspondant à la concentration maximale de COVSi tolérés dans un biométhane pouvant être injecté sur le réseau de distribution, et une quantité de COVSi de l’ordre de 1 mgSi/Nm3 correspondant à la spécification des motoristes au-delà de laquelle les équipements de valorisation du biogaz sont susceptibles d’être dégradés. L’invention est illustrée ci-dessous par des exemples qui cependant ne limitent pas l’invention ; ces exemples mettent en évidence certains avantages et certaines caractéristiques de la présente invention.Advantageously, the method and kit for detecting and / or quantifying total silicon makes it possible to detect the presence of COVSi in a gas, in particular a quantity of COVSi of the order of 0.1 mgSi / Nm3 corresponding to the maximum concentration of COVSi tolerated in a biomethane that can be injected into the distribution network, and a quantity of COVSi of the order of 1 mgSi / Nm3 corresponding to the specification of the engine manufacturers beyond which the biogas upgrading equipment is likely to be degraded. The invention is illustrated below by examples which, however, do not limit the invention; these examples highlight certain advantages and features of the present invention.

Exemples 1) Etape de piégeage des COVSi polaire et/ou a polaireExamples 1) Polar and / or polar COVSi trapping step

Un flux de biogaz à 1 L/minute a été soumis à un barbotage dans 1,2 L d’eau pendant 20 minutes. Les composés organiques volatils siliciés initialement contenus dans le biogaz ont été absorbés dans la solution par barbotage du biogaz. 2) Transformation des COVSi en composés siliciés 5 mL d’une solution d’eau oxygénée à 30% volumique ont été introduits dans la solution aqueuse (1,2 L d’eau) ayant solubilisé les composés organiques volatils siliciés initialement contenus dans le biogaz.A biogas flow at 1 L / min was bubbled in 1.2 L of water for 20 minutes. The volatile organic silicon compounds initially contained in the biogas were absorbed into the solution by bubbling the biogas. 2) Transformation of the COVSi into Silicon Compounds 5 mL of a solution of hydrogen peroxide at 30% by volume was introduced into the aqueous solution (1.2 L of water) having solubilized the volatile organic silicon compounds initially contained in the biogas .

Cette solution a ensuite été irradiée sous UV par une lampe UV d’une puissance nominale de 55 W, en mode statique pendant 45 minutes. Les composés organiques siliciés solubilisés dans la solution aqueuse ont ainsi été transformés en silice dissoute. 3) Dosage du silicium par une méthode colorimétrique au bleu de molybdène a. Etape de complexation de la silice dissoute 50 ml de la solution aqueuse précédente contenant de la silice dissoute ont été prélevés. On a ajouté sous agitation 1 mL d’une solution d’HCI à 50%, puis 2 mL d’une solution de (ΝΗ4)6Μθ4θ24, 4H20 à 0,08 mol/L, et enfin 2 mL d’une solution d’acide oxalique à 0,6 mol/L. Le milieu réactionnel a été laissé sous agitation durant 15 minutes de manière à ce que le molybdate d’ammonium puisse réagir avec la silice en solution pour former du dodecamolybdosilicate, un complexe silicomolybdique de couleur jaune. b. Etape de réduction du complexe silicomolybdiqueThis solution was then irradiated under UV with a UV lamp with a nominal power of 55 W, in static mode for 45 minutes. The organic silicon compounds solubilized in the aqueous solution were thus converted into dissolved silica. 3) Determination of silicon by a colorimetric method with molybdenum blue a. Complexing step of the dissolved silica 50 ml of the previous aqueous solution containing dissolved silica were taken. 1 mL of a 50% HCl solution was added with stirring, followed by 2 mL of a solution of (ΝΗ4) 6Μθ4θ24, 4H20 at 0.08 mol / L, and finally 2 mL of a solution of oxalic acid at 0.6 mol / l. The reaction medium was left stirring for 15 minutes so that the ammonium molybdate could react with the silica in solution to form dodecamolybdosilicate, a yellow silicomolybdic complex. b. Stage of reduction of the silicomolybdic complex

Une solution réductrice à l’acide amino-naphtol sulfonique a été élaborée en mélangeant une première et une deuxième solution aqueuse : ladite première solution aqueuse a été réalisée par dissolution de 500 mg d’acide amino-2-naphtol-4-sulfonique et de 1 g de Na2S03 dans 50 ml_ d’eau, ladite deuxième solution a été réalisée par dissolution de 30 g de NaHS03 dans 150 ml_ d’eau. Ces deux solutions ont été mélangées sous agitation pour être homogènes, et le mélange a ensuite été filtré : ainsi a été obtenue la solution réductrice.A reducing solution with amino-naphthol sulfonic acid was developed by mixing a first and a second aqueous solution: said first aqueous solution was made by dissolving 500 mg of amino-2-naphthol-4-sulfonic acid and 1 g of Na 2 SO 3 in 50 ml of water, said second solution was made by dissolving 30 g of NaHSO 3 in 150 ml of water. These two solutions were mixed with stirring to be homogeneous, and the mixture was then filtered: thus was obtained the reducing solution.

On a ensuite ajouté 2 ml de cette solution réductrice sous agitation, aux 55 ml de la solution contenant le complexe silicomolybdique de couleur jaune (obtenue l’étape 3a ci-dessus). Le milieu réactionnel a ensuite été laissé sous agitation durant 5 minutes, de manière à ce que les dodecamolybdosilicates présents dans le milieu réactionnel puissent être réduits en un complexe molybdène bleu. c. Quantification du silicium contenu dans le bain à analyser L’absorbance de l’échantillon à 810 nm a ensuite été mesurée et corrélée à la quantité de silicium présente initialement dans l’échantillon aqueux à analyser.2 ml of this reducing solution with stirring was then added to the 55 ml of the solution containing the yellow silicomolybdic complex (obtained in step 3a above). The reaction medium was then left stirring for 5 minutes, so that the dodecamolybdosilicates present in the reaction medium can be reduced to a blue molybdenum complex. vs. Quantification of the silicon contained in the bath to be analyzed The absorbance of the sample at 810 nm was then measured and correlated with the amount of silicon initially present in the aqueous sample to be analyzed.

La figure 3 présente la variation de l’absorbance mesurée en fonction de la longueur d’onde pour deux échantillons. Le pic d’absorbance du complexe réduit a été observé à 810 nm. D’après les courbes d’étalonnage réalisées (cf. figure 4), l’absorbance mesurée de 0,144 correspond à une concentration en silicium de 0,19 mg/l dans la solution de barbotage initiale.Figure 3 shows the variation of absorbance measured as a function of wavelength for two samples. The peak of absorbance of the reduced complex was observed at 810 nm. According to the calibration curves made (see FIG. 4), the measured absorbance of 0.144 corresponds to a silicon concentration of 0.19 mg / l in the initial bubbling solution.

La teneur dans le biogaz a ensuite été évaluée en prenant en compte le débit de biogaz lors de l’étape de piégeage. Cette mesure en solution après traitement UV/H202 correspond à une teneur de COVSi polaires dans le biogaz d'environ 11 mgSi/Nm3.The content in the biogas was then evaluated by taking into account the flow of biogas during the trapping step. This measure in solution after UV / H 2 O 2 treatment corresponds to a content of polar COVSi in the biogas of approximately 11 mg Si / Nm 3.

Cette concentration a été confirmée par les mesures réalisées par ICP (11,4 mgSi/Nm3).This concentration was confirmed by measurements performed by ICP (11.4 mgSi / Nm3).

Claims (15)

REVENDICATIONS 1. Procédé de détection et/ou de quantification du silicium total issu des composés organiques volatils siliciés présents dans un gaz, dans lequel : a) on prélève un échantillon dudit gaz, b) on met ledit échantillon dudit gaz en contact avec au moins un solvant possiblement polaire ou apolaire, apte à extraire au moins une partie desdits composés organiques volatils siliciés dans ledit solvant, c) on détermine la quantité totale de silicium issu des composés organiques volatils siliciés contenus dans au moins un solvant utilisé à l'étape b), d) on calcule la quantité totale de silicium issu des composés organiques volatils siliciés présents dans ledit gaz, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’entre l’étape b) et l’étape c) on transforme au moins une partie des composés organiques volatils siliciés en silice dissoute.A method for detecting and / or quantifying the total silicon resulting from the volatile organic compounds present in a gas, in which: a) a sample of said gas is taken, b) said sample of said gas is brought into contact with at least one optionally polar or apolar solvent, capable of extracting at least a portion of said volatile organic compounds in said silicon, c) determining the total amount of silicon from the volatile organic compounds contained in at least one solvent used in step b) d) calculating the total amount of silicon derived from the volatile organic compounds present in said gas, said process being characterized in that between step b) and step c) at least a portion of the organic compounds are converted into siliceous volatiles in dissolved silica. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’au moins une partie des composés organiques volatils siliciés sont des siloxanes.2. Method according to claim 1, characterized in that at least a portion of the volatile organic compounds silicones are siloxanes. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une partie des composés organiques volatils siliciés est transformée en silice dissoute par un procédé d’oxydation.3. Method according to claim 1, characterized in that at least a portion of the volatile organic compounds silicon is converted into dissolved silica by an oxidation process. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’au moins une partie des composés organiques volatils siliciés est transformée en silice dissoute par un procédé d’oxydation sélectionné parmi les procédés d’oxydation avancée, de préférence, à l’aide de peroxyde d’hydrogène, ou d’un autre oxydant, sous irradiation dans le domaine de l'ultraviolet ou d’un autre domaine de longueurs d’onde.4. Method according to claim 3, characterized in that at least a portion of the silicon volatile organic compounds is converted into dissolved silica by an oxidation process selected from advanced oxidation processes, preferably with the aid of hydrogen peroxide, or other oxidant, under irradiation in the ultraviolet or other wavelength range. 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la détermination de la quantité totale de silicium selon l’étape c) est effectuée par une méthode colorimétrique au molybdosilicate.5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the determination of the total amount of silicon according to step c) is performed by a molybdosilicate colorimetric method. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité de composés organiques volatils siliciés polaires transformée en silice dissoute est au moins de 50%w, de préférence supérieure à 80%w et encore plus préférentiellement supérieure à 99%w.6. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the amount of polar volatile organic compounds converted into dissolved silica is at least 50% w, preferably greater than 80% w and even more preferably greater than 99% w. % w. 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé éh ce que l’absorption selon l’étape b) comprend la mise en contact de l'échantillon avec au moins un bain.7. Process according to any of the preceding claims, characterized in that the absorption according to step b) comprises contacting the sample with at least one bath. 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on effectue à l’étape b) l’absorption des composés organiques volatils siliciés à l’aide d’un solvant choisi parmi de l’eau et/ou un autre composé polaire, de préférence du méthanol ou de l’éthanol, et/ou un composé apolaire, de préférence du cyclohexane.8. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that in step b) the absorption of the volatile organic compounds is carried out using a solvent chosen from water and / or another polar compound, preferably methanol or ethanol, and / or an apolar compound, preferably cyclohexane. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'absorption des composés organiques volatils siliciés selon l'étape b) a lieu par barbotage de l'échantillon gazeux au sein d’au moins un bain de solvant.9. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the absorption of the volatile organic compounds silicified according to step b) is carried out by bubbling the gaseous sample in at least one bath of solvent. 10. Dispositif de détection et/ou quantification de silicium total issu des composés organiques volatils siliciés présents dans un gaz à analyser, comprenant : a} des moyens de prélèvement d’un échantillon dudit gaz, b) des moyens d’absorption des composés organiques volatils siliciés par mise en contact de l’échantillon gazeux avec au moins un solvant, c) des moyens de transformation d’au moins une partie des composés organiques volatils siliciés en silice dissoute. d) et des moyens de détermination de la quantité totale de silicium issu des composés organiques volatils siliciés solubilisés à l’étape b),10. Apparatus for detecting and / or quantifying total silicon resulting from the volatile organic compounds present in a gas to be analyzed, comprising: a) means for sampling a sample of said gas, b) means for absorbing organic compounds silicic volatiles by contacting the gaseous sample with at least one solvent; c) means for converting at least a portion of the silicon volatile organic compounds into dissolved silica. d) and means for determining the total amount of silicon from the volatile organic silicon compounds solubilized in step b), 11. Dispositif selon la revendication 10, comprenant en plus des moyens de calcul permettant de déterminer la quantité totale de silicium contenu dans les composés organiques volatils siliciés dudit gaz à analyser,11. Device according to claim 10, further comprising calculating means for determining the total amount of silicon contained in the silicon volatile organic compounds of said gas to be analyzed, 12. Dispositif selon l’une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce qu’il est configuré pour détecter la présence de COVSi dans un gaz au-delà d’un seuil donné en silicium total, préférentiellement entre 0,1 et 1 mgSi/Nm3.12. Device according to one of claims 10 or 11, characterized in that it is configured to detect the presence of COVSi in a gas above a given threshold in total silicon, preferably between 0.1 and 1 mgSi / Nm3. 13. Utilisation d'un dispositif de quantification du silicium total selon l’une des revendications 10 à 12 pour déterminer la concentration totale de composés siliciés dans un gaz.13. Use of a total silicon quantization device according to one of claims 10 to 12 for determining the total concentration of silicon compounds in a gas. 14. Utilisation du dispositif selon l’une des revendications 10 à 12 pour le pilotage d’installations générant, utilisant, traitant ou valorisant des gaz.14. Use of the device according to one of claims 10 to 12 for controlling facilities generating, using, treating or upgrading gases. 15. Procédé de pilotage d’une installation industrielle générant du gaz et/ou consommant du gaz dans lequel on met en œuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 9 ou le dispositif selon l'une des revendications 10 à 12 et dans lequel à partir d’un seuil en composés siliciés, préférentiellement compris entre 0,1 et 1 mgSi/Nm3, on active une unité de purification.15. Process for controlling an industrial plant generating gas and / or consuming gas in which the method according to one of Claims 1 to 9 or the device according to one of Claims 10 to 12 and in which from a threshold of silicon compounds, preferably between 0.1 and 1 mgSi / Nm3, activates a purification unit.
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