ISO 10121-1:2014
(Amendment)Test method for assessing the performance of gas-phase air cleaning media and devices for general ventilation — Part 1: Gas-phase air cleaning media
Test method for assessing the performance of gas-phase air cleaning media and devices for general ventilation — Part 1: Gas-phase air cleaning media
ISO 10121-1:2014 aims to provide an objective laboratory test method, a suggested apparatus, normative test sections and normative tests for evaluation of three different solid gas-phase air cleaning media (GPACM) or GPACM configurations for use in gas-phase air cleaning devices intended for general filtration applications. ISO 10121-1:2014 is specifically intended for challenge testing and not for general material evaluation or pore system characterization. The three different types of GPACM identified in ISO 10121-1:2014 are GPACM-LF (particles of different shape and size intended for e.g. Loose Fill applications), GPACM-FL (FLat sheet fabric intended for e.g. flat one layer, pleated or bag type devices) and GPACM-TS (three dimensional structures that are many times thicker than flat sheet and e.g. used as finished elements in a device). The tests are conducted in an air stream and the GPACM configurations are challenged with test gases under steady-state conditions. Since elevated gas challenge concentrations (relative to general ventilation applications) are used, test data should be used to compare GPACM within the same configuration and not for the purpose of predicting performance in a real situation. It is also not implied that different GPACM configurations can be directly compared. The primary intention is to be able to compare like GPACM configurations to like, not between GPACM configurations. Testing of complete devices is described in ISO 10121‑2. To ensure objectivity for test equipment suppliers, no specific design of the test apparatus is defined: an example is illustrated in an annex. Instead normative demands for media sample holder design, apparatus properties and validation tests are specified.
Méthodes d'essai pour l'évaluation de la performance des médias et des dispositifs de filtration moléculaire pour la ventilation générale — Partie 1: Médias de filtration moléculaire (GPACM)
L'ISO 10121-1:2014 a pour objet de fournir une méthode d'essai en laboratoire objective, un appareillage recommandé, des sections d'essai normatives et des essais normatifs pour l'évaluation de trois différents média de filtration moléculaire (GPACM) ou de configurations de GPACM utilisés dans des dispositifs de filtration moléculaire destinés à des applications de filtration générale. L'ISO 10121-1:2014 concerne spécifiquement les essais et non l'évaluation générale des matériaux ou la caractérisation du système de pores. Les trois types différents de GPACM identifiés dans l'ISO 10121-1:2014 sont le GPACM-LF (particules de différentes formes et tailles destinées par exemple aux applications utilisant un médium en vrac), le GPACM-FL (feuille textile plane destinée par exemple aux dispositifs plans à une seule couche, aux dispositifs plissés ou aux dispositifs à sac) et le GPACM-TS (structures tridimensionnelles beaucoup plus épaisses qu'une feuille plane et utilisées par exemple en tant qu'éléments finis dans un dispositif). Les essais sont réalisés dans un flux d'air et les configurations de GPACM sont soumises à essai avec des gaz d'essai dans des conditions de régime établi. Des concentrations élevées de gaz d'essai (par rapport aux applications de ventilation générale) étant utilisées, il convient d'utiliser les données d'essai pour comparer les GPACM dans la même configuration et non dans le but de prédire les performances en situation réelle. Cela ne signifie pas non plus que différentes configurations de GPACM peuvent être comparées directement. L'objectif principal est de pouvoir comparer des configurations de GPACM similaires et non des configurations de GPACM différentes. Les essais relatifs aux dispositifs complets sont décrits dans l'ISO 10121. Pour garantir l'objectivité vis-à-vis des fournisseurs d'équipement d'essai, aucune conception spécifique de l'appareillage d'essai n'est normalisée: un exemple est donné en annexe. En revanche, les exigences normatives relatives à la conception du porte-échantillon pour média, aux propriétés des appareils et aux essais de validation sont spécifiées.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10121-1
First edition
2014-04-15
Test method for assessing the
performance of gas-phase air cleaning
media and devices for general
ventilation —
Part 1:
Gas-phase air cleaning media
Méthodes d’essai pour l’évaluation de la performance des médias
et des dispositifs de filtration moléculaire pour la ventilation
générale —
Partie 1: Médias de filtration moléculaire (GPACM)
Reference number
ISO 10121-1:2014(E)
ISO 2014
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ISO 10121-1:2014(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2014
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or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
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Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 10121-1:2014(E)
Contents Page
Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv
Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v
1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1
2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1
3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1
4 Symbols and abbreviated terms ........................................................................................................................................................... 6
4.1 Symbols ......................................................................................................................................................................................................... 6
4.2 Abbreviated terms ............................................................................................................................................................................... 8
5 Testing of different GPACM configurations................................................................................................................................ 8
5.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 8
5.2 Test setup and normative GPACM sample holder ..................................................................................................... 9
5.3 Raw data, sampling accuracy and normative generation parameters .................................................11
5.4 Test parameters for the standardized benchmark test .....................................................................................11
5.5 Test parameters selected between user and supplier .......................................................................................13
6 Test sequence ........................................................................................................................................................................................................14
6.1 General ........................................................................................................................................................................................................14
6.2 Conditioning and pressure drop determination .....................................................................................................14
6.3 Capacity determination ................................................................................................................................................................15
6.4 Retentivity determination ..........................................................................................................................................................18
7 Validation of test setup ...............................................................................................................................................................................19
7.1 General ........................................................................................................................................................................................................19
7.2 Determination of rise time and decay time .................................................................................................................19
8 Evaluation and report ..................................................................................................................................................................................21
8.1 Test report introduction ..............................................................................................................................................................21
8.2 Test report example .........................................................................................................................................................................21
9 Safety features .....................................................................................................................................................................................................25
Annex A (normative) Test equipment requirements, equipment validation androutine operation .............................................................................................................................................................................................26
Annex B (informative) Challenge gases, generation sources and analysis techniques .................................29
Annex C (informative) Design of a media test stand ..........................................................................................................................35
Annex D (normative) Normative sampling procedures and test parameters for different GPACM .36
Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................40
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ISO 10121-1:2014(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary informationThe committee responsible for this document is ISO/TC 142, Cleaning equipment for air and other gases.
ISO 10121 consists of the following parts, under the general title Test methods for assessing the
performance of gas-phase air cleaning media and devices for general ventilation:— Part 1: Gas-phase air cleaning media (GPACM)
— Part 2: Gas-phase air cleaning devices (GPACD)
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ISO 10121-1:2014(E)
Introduction
There is an increasing use and need for gas-phase filtration in general filtration applications. This demand
can be expected to increase rapidly due to the increasing pollution problems in the world together with
an increasing awareness that solutions to the problems are available in the form of filtration devices
or phrased more technically: gas-phase air cleaning devices (GPACD). The performance of devices
using adsorption for gas removal relies to a large extent on the performance of a solid gas-phase air
cleaning media (GPACM) incorporated in the device. Still applications, device performance and media
performance are often poorly understood by the user and supplier of such media and devices. Media
tests may also be adequate to offer data for real applications if actual low concentrations (<100 ppb) and
longer exposure times (>weeks) can be used in the test, provided that the geometrical configuration,
packing density and flow conditions of the small-scale test specimen are equal to those used in the real
applications. Such tests are however not included in the scope of this part of ISO 10121. This part of
ISO 10121 attempts to increase understanding and communication by supplying a more standardized
interface between media suppliers, device suppliers and end users. At present, standards exist for
[1]general ventilation in Japan by JIS, Automotive filters by ISO, in-duct sorptive media gas-phase air-
[2] [3] [5]cleaning devices by ASHRAE and for adsorptive media by ASHRAE and ASTM. No international
standard for general filtration exists today.This part of ISO 10121 provides methods, test equipment, data interpretation and reporting for three
different types of gas-phase air cleaning media (GPACM) intended for use in gas-phase air cleaning
devices (GPACD) for general ventilation applications.In addition information is given in a number of annexes:
— Annex A describes the normative validation procedure in detail in a tabulated form.
— Annex B gives a list of possible test gases, generation sources and suggests proper analysis equipment
for common test gases— Annex C describes the design of the test stand except the normative sample holder.
— Annex D describes the normative test setup and normative section of the test stand for the three
different media configurations.A general introduction to molecular filtration and molecular filtration testing can be found in the
scientific literature.The ISO 10121 series aims to provide laboratory test methods for media and devices which are used for
removal of gas-phase contaminants from air in general ventilation. It consists of two parts:
— ISO 10121-1 covers three different media configurations and is targeted towards giving a
standardized interface between media suppliers and producers of air cleaning devices. It may also
be used between media suppliers and end customers with regards to loose fill media properties.
— ISO 10121-2 aims to give a standardized interface between suppliers of air cleaning devices and end
customers seeking the best performing and most economical way to employ gas-phase filtration.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10121-1:2014(E)
Test method for assessing the performance of gas-phase
air cleaning media and devices for general ventilation —
Part 1:
Gas-phase air cleaning media
1 Scope
This part of ISO 10121 aims to provide an objective laboratory test method, a suggested apparatus,
normative test sections and normative tests for evaluation of three different solid gas-phase air
cleaning media (GPACM) or GPACM configurations for use in gas-phase air cleaning devices intended
for general filtration applications. This part of ISO 10121 is specifically intended for challenge testing
and not for general material evaluation or pore system characterization. The three different types of
GPACM identified in this part of ISO 10121 are GPACM-LF (particles of different shape and size intended
for e.g. Loose Fill applications), GPACM-FL (FLat sheet fabric intended for e.g. flat one layer, pleated or
bag type devices) and GPACM-TS (three dimensional structures that are many times thicker than flat
sheet and e.g. used as finished elements in a device). The tests are conducted in an air stream and the
GPACM configurations are challenged with test gases under steady-state conditions. Since elevated gas
challenge concentrations (relative to general ventilation applications) are used, test data should be used
to compare GPACM within the same configuration and not for the purpose of predicting performance
in a real situation. It is also not implied that different GPACM configurations can be directly compared.
The primary intention is to be able to compare like GPACM configurations to like, not between GPACM
configurations. Testing of complete devices is described in ISO 10121-2.To ensure objectivity for test equipment suppliers, no specific design of the test apparatus is defined:
an example is illustrated in Annex C (informative). Instead normative demands for media sample holder
design, apparatus properties and validation tests are specified.2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 10121-2, Test methods for assessing the performance of gas-phase air cleaning media and devices for
general ventilation — Part 2: Gas-phase air cleaning devices (GPACD)ISO 29464, Cleaning equipment for air and other gases — Terminology
ASTM D2854, Standard Test Method for Apparent Density of Activated Carbon
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 29464 and the following apply.
3.1absorption
transport and dissolution of a sorbate into an absorbent
© ISO 2014 – All rights reserved 1
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ISO 10121-1:2014(E)
3.2
adsorbate
molecular compound in gaseous or vapour phase that will be retained by the adsorbent material of the
media3.3
adsorbent
material that collects adsorbates on its surface through physical or chemical processes
3.4adsorption
process in which the molecules of a gas adhere by physical or chemical processes to the exposed surface
of solid substances, both the outer surface and inner pore surface, with which they come into contact
3.5breakthrough
amount of gaseous contaminant in the effluent of a GPAC Media or Device
Note 1 to entry: See penetration (3.33).
3.6
breakthrough vs. time curve
plot of contaminant penetration versus time for a particular challenge concentration and airflow
[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.67]3.7
bypass
proportion of the challenge air stream that passes around the GPACD without contacting the filter media
[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.64]3.8
capacity
amount (mass or moles) of a selected sorbate that can be contained in the GPAC Media or Device at given
test conditions, and a specific end pointNote 1 to entry: Capacity can also be negative during desorption.
3.9
challenge concentration
concentration of the test contaminant(s) of interest in the air stream prior to filtration (challenge air
stream)3.10
challenge compound
chemical compound that is being used as the contaminant of interest for any given test
3.11challenge air stream
test contaminant(s) of interest diluted to the specified concentration(s) of the test prior to filtration
[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.16]3.12
channeling
disproportionate or uneven flow of gas through passages of lower resistance due to inconsistencies in
the design or production of a GPACD, particularly in packed granular beds[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.17]
2 © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 10121-1:2014(E)
3.13
chemisorption
chemical adsorption
trapping of gaseous or vapour contaminants on an adsorbent involving chemical reaction on the
adsorbent surface[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.19]
3.14
concentration
quantity of one substance dispersed in a defined amount of another
Note 1 to entry: Indices “n” denote location or origin.
[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.21]
3.15
contaminant
substance (solid, liquid, or gas) that negatively affects the intended use of a fluid
[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.23]3.16
decay time
time required for the gas contaminant monitoring instrument to record a reduction from greater than
95 % of the challenge concentration to less than 5 % of the challenge concentration (t - t ) at the
END VCdownstream sampling point for a specific test (n), challenge gas and gas flow after stopping the injection
of the contaminant with no GPAC Media or Device present3.17
desorption
process in which adsorbate molecules leave the surface of the adsorbent and re-enter the air stream
Note 1 to entry: Desorption is the opposite of adsorption.3.18
downstream
area following the filter in the direction of fluid flow
3.19
efficiency vs. time curve
plot of the GPAC Media or Device removal efficiency against time over the duration of a challenge test for
a particular challenge concentration and airflow[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.31]
3.20
efficiency vs. capacity curve
plot of the GPACD removal efficiency against the integrated capacity over the duration of a challenge test
for a particular challenge concentration and airflow[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.28]
3.21
face velocity
air flow rate divided by the cross sectional area of the GPAC Media or Device
© ISO 2014 – All rights reserved 3
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ISO 10121-1:2014(E)
3.22
gas
substance whose vapour pressure is greater than the ambient pressure at ambient temperature
[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.44]3.23
gas-phase air cleaning device
GPACD
assembly of a fixed size enabling the removal of specific gas- or vapour-phase contaminants
Note 1 to entry: It is normally box shaped or fits into a box of dimensions between 300 mm × 300 mm × 300 mm
up to approximately 610 mm × 610 mm × 610 mm or 2 feet × 2 feet × 2 feet.[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.45, modified – NOTE has been modified.]
3.24
GPAC media or device face area
cross-sectional area of the GPAC Media or Device also including a header frame or other support
structures if so equipped when viewed from the direction of air flow using exact dimensions
3.25gas-phase air cleaning media
GPACM
solid media or media configuration used for filtering a contaminant
EXAMPLE A porous film or fibrous layer; a bead shaped, granular or pelletized adsorbent (or chemisorbent); a
support structure of fabric, foam or monoliths containing adsorbent in the form of small sized particles, granules,
spheres or powder; a woven or nonwoven fabric completely made from an adsorbent material.
3.26GPACM-LF
adsorbent in the form of particles of different shape and size intended for e.g. loose fill applications
3.27GPACM-FL
adsorbent in the form of flat sheet that is flexible, thin, and nominally 2-dimensional
EXAMPLE Woven or nonwoven fabrics, wet laid papers, smooth pads, felts etc. normally handled as roll
goods.3.28
GPACM-TS
adsorbent in the form of a three dimensional structure that is many times thicker than flat sheet and e.g.
used as a finished element in a deviceEXAMPLE Flexible open cell structures, i.e. of thicker impregnated foam, corrugated pads etc. and air
permeable rigid structures, i.e. of bonded particles, honeycomb trays, extruded monoliths, etc.
3.29initial efficiency
efficiency calculated as the intersection of vertical efficiency axis by extrapolation of a linear fit of
efficiency vs. time from the values between 2 to 12 minutes of the E vs. time graph generated during
testing of a GPAC Media or Device3.30
molecular contamination
contamination present in gas or vapour phase in an air stream and excluding compounds in particulate
(solid) phase regardless of their chemical nature4 © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 10121-1:2014(E)
3.31
ppb(v)
parts per billion by volume concentration measure normally used to record ambient levels of outdoor
pollution3 3
Note 1 to entry: Units are mm /m .
3.32
ppm(v)
parts per million by volume concentration measure normally used to record pollution levels in, e.g. work
place safety3 3 3
Note 1 to entry: Units are cm /m and ml/m .
3.33
penetration
ratio of contaminant concentration downstream of the filter to the upstream (challenge) concentration
Note 1 to entry: Sometimes expressed as a percentage.Note 2 to entry: Related to efficiency (E) by the expression: E = (1 – P) × 100 %.
[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.51]3.34
physisorption
physical adsorption attraction of an adsorbate to the surface, both outer surface and inner pore surface,
of an adsorbent by physical forces (Van der Waals forces)3.35
pores
minute passageways through which fluid may pass or that expose to the fluid stream the internal
surfaces of an adsorbent media[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.55]
3.36
pressure drop
difference in pressure between two points in an airflow system at specified conditions, especially when
measured across a GPAC Media or Device3.37
removal efficiency
fraction or percentage of a challenge contaminant that is retained by a GPAC Media or Device at a given
time3.38
retentivity
measure of the ability of an adsorbent or GPACD to resist desorption of an adsorbate
Note 1 to entry: Computed as the residual capacity (fraction remaining) after purging the adsorbent with clean,
conditioned air only, following challenge breakthrough.[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.61, modified – NOTE has been added]
© ISO 2014 – All rights reserved 5
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ISO 10121-1:2014(E)
3.39
residence time
relative time that an increment of fluid (or contaminant) is within the boundaries of the media volume
EXAMPLE An example of the media volume is a bed of granules or a non-woven sheet.
Note 1 to entry: In typical use and in this part of ISO 10121, this value neglects the fact that the media and possible
support structures occupy a significant portion of the volume of the bed [ tR = V (total bed volume) / Q (air flow
rate)].[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.71]
3.40
rise time
time between initial injection of contaminant and reaching 95 % of the challenge concentration for an
empty duct (t - t ) measured at the downstream sampling location for a specific test (n), challenge gas
0 VOand gas flow
3.41
sorbate
molecular compounds that are retained in the adsorbent of the device
Note 1 to entry: The sorbate will refer to both intended compounds like the selected challenge gas in a test or
pollution in real service but also any other compounds present in the air stream, e.g. gases and vapours.
3.42sorption
process in which fluid molecules (gas or liquid) are removed by the GPACM by absorption or adsorption
3.43space velocity
measure of residence time of the airflow to pass through the adsorbent bed
EXAMPLE sv = volumetric flow rate/total volume of the bed.
Note 1 to entry: [sv] = (residence time) .
3.44
vapour
substance whose vapour pressure is less than the ambient pressure at ambient temperature, but is
present in the gas-phase through evaporation or sublimation[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.74]
4 Symbols and abbreviated terms
4.1 Symbols
C concentration
C downstream concentration [ppb, ppm] measured at a position Y mm after the media sample or
deviceC upstream concentration [ppb, ppm] measured at a position X mm before the media sample or
deviced the average particle diameter of a loose fill adsorbent
6 © ISO 2014 – All rights reserved
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ISO 10121-1:2014(E)
E removal efficiency [%] for the device measured at the challenge concentration selected during
the capacity testE efficiency recorded at stop test time or value agreed between user and supplier [%]
ENDm retentivity; [g],[mol] the amount withheld by the media or device after ventilating with clean
air at the same flow selected during the capacity test until C reaches a specified value close
to zero.m the total integrated amount [g], [mol] of challenge compound accumulated by the GPAC media
or device during the whole challenge testm the integrated amount in moles or gram of challenge compound accumulated during measure-
ment at the downstream positionm the integrated amount in moles or gram of challenge compound accumulated during measure-
ment at the upstream positionn the number of pores along the (shortest) diameter of a GPACM-TS sample
p downstream pressure [Pa] measured at a position Y mm after the media sample or device
p upstream pressure [Pa] measured at a position X mm before the media sample or device
Q air flow rate; flow used in test (given by 5.4 or 5.5) [m /h] measured at a position Z mm from
the media sample or deviceQ the average air flow rate calculated from individual measurements evenly distributed over
the test period.RH downstream relative humidity [%] measured at a position Y mm after the media sample or
deviceRH upstream relative humidity [%] measured at a position X mm before the media sample or
devicet time
t start time. The time when C (contamination concentration upstream) equals the selected
0 Uchallenge concentration for an empty sample holder or duct
t decay time for challenge concentration used in the capacity measurement
t time when a test is stopped. The time when a desired concentration or other termination
ENDcriteria have been met in any of the prescribed test procedures (agreed between user and sup-
plier)t rise time for challenge concentration used in the capacity measurement
t time noted at challenge gas valve closure
t time noted at challenge gas valve opening
T downstream temperature [°C] measured at a position Y mm after the media sample or device
T upstream temperature [°C] measured at a position X mm before the media sample or device
v face velocity [m/s] calculated from flow and cross sectional area of media sample or device
X a position X positioned sufficiently far ahead of the device to allow undisturbed measure-
ments, determined in the validation, Annex A. At the position X the concentration of challenge
compound is sufficiently mixed and represents the upstream concentration that the GPACM
sample will be challenged with.© ISO 2014 – All rights reserved 7
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ISO 10121-1:2014(E)
x the minimum recommended distance from the highest part of the sample holder with the
same diameter as the upstream side of the sampleY a position Y positioned sufficiently far after the device to allow undisturbed measurements,
determined in the validation section, Annex A. At the position Y the concentration of penetrat-
ing challenge compound is sufficiently mixed and represents the average downstream concen-
tration after the GPACM sample.y the minimum recommended distance from the downstream side of the sample to the lowest
part of the sample holder with the same diameter as the sample.Z a position Z positioned sufficiently far from the media or device to permit a reliable flow
measurement using an orifice device, determined in the validation, Annex A.Δp pressure drop measured over the tested media sample or device [Pa]
4.2 Abbreviated terms
ASHRAE American Society of Heating Refrigerating and Air-conditioning Engineers
ASTM ASTM International, formerly known as the American Society for Testing and Materials
(ASTM)HEPA High Efficiency Particulate Air (filter)
JIS Japanese Industrial Standards
JSA Japanese Standards Association
MSDS Material Safety Data Sheet
NMP n-Methyl −2-pyrrolidone
TLV threshold limit value. Amount of a chemical substance is a level to which it is believed a
worker can be exposed day after day for a working lifetime without adverse health effects.
VOC Volatile Organic Compound5 Testing of different GPACM confi
...
DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 10121-1
ISO/TC 142 Secretariat: UNI
Voting begins on Voting terminates on
2012-05-03 2012-10-03
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION • МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ • ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Test method for assessing the performance of gas-phase aircleaning media and devices for general ventilation —
Part 1:
Gas-phase air cleaning media
Méthodes d'essai pour l'évaluation de la performance des médias et des dispositifs de filtration moléculaire
pour la ventilation générale —Partie 1: Médias de filtration moléculaire (GPACM)
ICS 91.140.30
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
This draft has been developed within the International Organization for Standardization (ISO), and
processed under the ISO-lead mode of collaboration as defined in the Vienna Agreement.
This draft is hereby submitted to the ISO member bodies and to the CEN member bodies for a parallel
five-month enquiry.Should this draft be accepted, a final draft, established on the basis of comments received, will be
submitted to a parallel two-month approval vote in ISO and formal vote in CEN.To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee
secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at
publication stage.Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du
secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au
Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY NOT BE
REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES, DRAFT
INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN NATIONAL REGULATIONS.RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION.© International Organization for Standardization, 2012
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ISO/DIS 10121-1
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This ISO document is a Draft International Standard and is copyright-protected by ISO. Except as permitted
under the applicable laws of the user’s country, neither this ISO draft nor any extract from it may be
reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any form or by any means, electronic,
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ii © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO/DIS 10121-1
Contents Page
Foreword ............................................................................................................................................................ iv
Introduction ......................................................................................................................................................... v
1 Scope ...................................................................................................................................................... 1
2 Normative references ............................................................................................................................ 1
3 Terms and definitions ........................................................................................................................... 1
4 Symbols and abbreviated terms .......................................................................................................... 5
5 Testing of different GPACM configurations ....................................................................................... 7
6 Test sequence ...................................................................................................................................... 12
7 Validation of test setup ....................................................................................................................... 17
8 Evaluation and report .......................................................................................................................... 19
9 Safety features ..................................................................................................................................... 22
Annex A (normative) Test Equipment Requirements, Equipment Validation and Routine Operation .... 23
Annex B (informative) Challenge gases, generation sources and analysis techniques ........................... 26
Annex C (informative) Design of a media test stand ..................................................................................... 31
Annex D (normative) Normative sampling procedures and test parameters for different GPACM ........ 32
Bibliography ...................................................................................................................................................... 36
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ISO/DIS 10121-1
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 10121-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 142, Cleaning equipment for air and other gases.
ISO 10121 consists of the following parts, under the general title Test methods for assessing the performance
of gas-phase air cleaning media and devices for general ventilation: Part 1: Gas Phase Air Cleaning Media (GPACM)
Part 2: Gas Phase Air Cleaning Devices (GPACD)
iv © ISO 2012 – All rights reserved
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ISO/DIS 10121-1
Introduction
There is an increasing use and need for gas phase filtration in general filtration applications. This demand can
be expected to increase rapidly due to the increasing pollution problems in the world together with an
increasing awareness that solutions to the problems are available in the form of filtration devices or phrased
more technically: gas phase air cleaning devices (GPACD). The performance of devices using adsorption for
gas removal relies to a large extent on the performance of a gas phase air cleaning media (GPACM)
incorporated in the device. Still applications, device performance and media performance are often poorly
understood by the user and supplier of such media and devices. Media tests may also be adequate to offer
data for real applications if actual low concentrations ( <100 ppb) and longer exposure times (> weeks) can be
used in the test, provided that the geometrical configuration, packing density and flow conditions of the small-
scale test specimen are equal to those used in the real applications. Such tests are however not included in
the scope of this standard. This standard attempts to increase understanding and communication by supplying
a more standardized interface between media suppliers, device suppliers and end users. At present standards
1 2exist for general ventilation in Japan by JIS, Automotive filters by ISO, in-duct sorptive media gas-phase air-
3 4 5cleaning devices by ASHRAE and for adsorptive media by ASHRAE and ASTM . No international standard
for general filtration exist today.This DRAFT International Standard (part1) will provide methods, test equipment, data interpretation and
reporting for three different types of gas phase air cleaning media (GPACM) intended for use in gas phase air
cleaning devices (GPACD) for general ventilation applications.In addition information is given in a number of annexes where:
Annex A describes the normative validation procedure in detail in a tabulated form.
Annex B gives a list of possible test gases, generation sources and suggests proper analysis equipment
for common test gases Annex C describes the design of the test stand except the normative sample holder.
Annex D describes the normative test setup and normative section of the test stand for the three different
media configurations.A general introduction to molecular filtration and molecular filtration testing can be found in the scientific
literature.This standard aims to provide laboratory test methods for media and devices which are used for removal of
gas phase contaminants from air in general ventilation. The standard consists of two parts: the present part,
10121-1, covers three different media configurations and is targeted towards giving a standardized interface
between media suppliers and producers of air cleaning devices. Part 1 may also be used between media
suppliers and end customers with regards to loose fill media properties. Part 2, 10121-2 aims to give a
standardized interface between suppliers of air cleaning devices and end customers seeking the best
performing and most economical way to employ gas phase filtration.© ISO 2012 – All rights reserved v
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ISO/DIS 10121-1
Test method for assessing the performance of gas-phase air
cleaning media and devices for general ventilation —
Part 1:
Gas-phase air cleaning media
1 Scope
This standard aims to provide an objective laboratory test method, a suggested apparatus, normative test
sections and normative tests for evaluation of three different gas phase air cleaning media (GPACM) or
GPACM configurations for use in gas-phase air cleaning devices intended for general filtration applications.
The standard is specifically intended for challenge testing and not for general material evaluation or pore
system characterisation. The three different types of GPACM identified in this standard are GPACM-LF
(particles of different shape and size intended for e.g. Loose Fill applications), GPACM-FL (FLat sheet fabric
intended for e.g. flat one layer, pleated or bag type devices) and GPACM-TS (three dimensional structures
that are many times thicker than flat sheet and e.g. used as finished elements in a device). The tests are
conducted in an air stream and the GPACM configurations are challenged with test gases under steady-state
conditions. Since elevated gas challenge concentrations (relative to general ventilation applications) are used,
test data should be used to compare GPACM within the same configuration and not for the purpose of
predicting performance in a real situation. It is also not implied that different GPACM configurations can be
directly compared. The primary intention is to be able to compare like GPACM configurations to like, not
between GPACM configurations. Testing of complete devices is described in ISO/FDIS 10121-2.
To ensure objectivity for test equipment suppliers no specific design of the test apparatus will be normative.
Instead normative demands for media sample holder design, apparatus properties and validation tests will be
specified.2 Normative references
This Standard incorporates by dated or undated reference, provisions from other publications. These
normative references are cited at the appropriate places in the text and the publications are listed hereafter.
For dated references, subsequent amendments to or revisions of any of these publications apply to this
Standard only when incorporated in it by amendment or revision. For undated references the latest edition of
the publication referred to applies.ISO 29464 Air filters for general air cleaning — Terminology
ISO 10121-2 Test methods for assessing the performance of gas-phase air cleaning media and devices
for general ventilation- Gas Phase Air Cleaning Devices (GPACD)ASTM D2854 Standard Test Method for Apparent Density of Activated Carbon
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 29464 and the followings apply:
3.1absorption:
transport and dissolution of a sorbate into an absorbent.
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ISO/DIS 10121-1
3.2
adsorbate:
any molecular compound in gaseous or vapour phase that will be retained by the adsorbent material of the
media.3.3
adsorbent:
material that collects adsorbates on its surface through physical or chemical processes.
3.4adsorption:
process in which the molecules of a gas adhere by physical or chemical processes to the exposed surface of
solid substances, both the outer surface and inner pore surface, with which they come into contact.
3.5breakthrough:
point when the effluent contaminant concentration becomes measurable when GPAC Media or Device is in
the process of removing gaseous contaminants from an air stream; alternatively, the amount of gaseous
contaminant in the effluent of a GPAC Media or Device (see penetration)3.6
breakthrough vs time curve:
plot of contaminant penetration versus time for a particular challenge concentration and airflow.
3.7bypass:
proportion of the challenge air stream that passes around the GPAC Media or Device without contacting the
media.3.8
capacity (m ):
amount (mass or moles) of a selected sorbate that can be contained in the GPAC Media or Device at given
test conditions, and a specific end point. Capacity can also be negative during desorption.
3.9challenge concentration:
concentration of the test contaminant(s) of interest in the air stream prior to filtration (challenge air stream).
3.10challenge compound:
chemical compound that is being used as the contaminant of interest for any given test.
3.11challenge air stream:
test contaminant(s) of interest diluted to the specified concentration(s) of the test prior to filtration.
3.12channeling:
disproportionate or uneven flow of gas through passages of lower resistance due to inconsistencies in the
design or production of a GPACM sample holder or a GPACD, particularly in packed granular beds
3.13chemisorption (chemical adsorption):
trapping of gaseous or vapour contaminants on an adsorbent involving chemical reaction on the adsorbent
surface.3.14
concentration (C ):
quantity of one substance dispersed in a defined amount of another. Indices n denote location.
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ISO/DIS 10121-1
3.15
contaminant:
substance (solid, liquid, or gas) that negatively affects the intended use of a fluid
3.16decay time (t ):
time required for the gas contaminant monitoring instrument to record a reduction from greater than 95% of
the challenge concentration to less than 5% of the challenge concentration (t - t ) at the downstream
END VCsampling point for a specific test (n), challenge gas and gas flow after stopping the injection of the
contaminant with no GPAC Media or Device present.3.17
desorption:
opposite of adsorption, in which adsorbate molecules leave the surface of the adsorbent and re-enter the air
stream.3.18
downstream:
area following the filter in the direction of fluid flow.
3.19
efficiency vs time curve:
plot of the GPAC Media or Device removal efficiency against time over the duration of a challenge test for a
particular challenge concentration and airflow.3.20
efficiency vs capacity curve:
plot of the GPAC Media or Device removal efficiency against the integrated capacity over the duration of a
challenge test for a particular challenge concentration and airflow.3.21
face velocity
air flow rate divided by the cross sectional area of the GPAC Media or Device.
3.22
gas:
substance whose vapour pressure is greater than the ambient pressure at ambient temperature.
3.23gas phase air cleaning device (GPACD):
assembly of a fixed size (normally box shaped or fitting into a box of dimensions between 300 x 300 x 300 mm
up to ~ 610 x 610 x 610 mm enabling the removal of specific gas- or vapour-phase contaminants.
3.24GPAC media or device face area:
cross-sectional area of the GPAC Media or Device also including a header frame or other support structures if
so equipped when viewed from the direction of air flow using exact dimensions.3.25
GPACM:
any material used for filtering a gas-phase contaminant - e.g. a porous film or fibrous layer; a granular or
pelletized adsorbent (or chemisorbent); a support structure of fabric, foam or monoliths containing adsorbent
in the form of small sized particles, granules, spheres or powder; a woven or nonwoven fabric completely
made from an adsorbent material.3.26
GPACM-LF:
adsorbent in the form of particles of different shape and size intended for e.g. loose fill applications
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ISO/DIS 10121-1
3.27
GPACM-FL:
adsorbent in the form of flat sheet i.e. of flexible, thin, nominally 2-dimensional: such as woven or nonwoven
fabrics, wet laid papers, smooth pads, felts etc. normally handled as roll goods3.28
GPACM-TS:
adsorbent in the form of a three dimensional structure that are many times thicker than flat sheet and e.g.
used as finished elements in a device. Examples are flexible open cell structures i.e. of thicker impregnated
foam, corrugated pads etc. and air permeable rigid structures i.e. of bonded particles, honeycomb trays,
extruded monoliths, etc.3.29
initial efficiency Ei:
initial efficiency is defined by calculating the intersection of vertical efficiency axis by extrapolation of a linear
fit of efficiency vs. time from the values between 2 to 12 minutes of the E vs. time graph generated during test
of a GPAC Media or Device3.30
molecular contamination:
contamination present in gas or vapour phase in an air stream and excluding compounds in particulate (solid)
phase regardless of their chemical nature.3.31
ppb(v):
3 3
parts per billion by volume. mm /m . A concentration measure normally used to record ambient levels of
outdoor pollution.3.32
ppm(v):
3 3 3
parts per million by volume. cm /m and ml/m . A concentration measure normally used to record pollution
levels in e.g. work place safety.3.33
penetration (P):
ratio of contaminant concentration downstream of the filter to the upstream (challenge) concentration,
sometimes expressed as a percentage. Related to efficiency (%) by the expression: Efficiency = (1 -
Penetration) x 100%.3.34
physisorption (physical adsorption)
attraction of an adsorbate to the surface, both outer surface and inner pore surface, of an adsorbent by
physical forces (Van der Waals forces)3.35
pore:
minute passageways through which fluid may pass or that expose to the fluid stream the internal surfaces of
an adsorbent media. Three size ranges are defined by The International Union of Pure and Applied
Chemistry (IUPAC); macro-pores (> 50 nm), meso-pores (2-50 nm), and micro-pores (< 2 nm).
3.36pressure drop (Δp):
difference in pressure between two points in an airflow system at specified conditions, especially when
measured across a GPAC Media or Device. Also called differential pressure.3.37
removal efficiency (E):
fraction or percentage of a challenge contaminant that is retained by a GPAC Media or Device at a given time.
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ISO/DIS 10121-1
3.38
retentivity (m ):
measure of the ability of an adsorbent or GPAC Media or Device to resist desorption of an adsorbate,
computed as the residual capacity (fraction remaining) after purging the adsorbent with clean, conditioned air
only, following challenge breakthrough.3.39
residence time, t :
relative time that an increment of fluid (or contaminant) is within the boundaries of the media volume (e.g. a
bed of granules or a non woven sheet). In typical use and in this standard this value neglects the fact that the
media and possible support structures occupy a significant portion of the volume of the bed [t = V (total bed
volume) /Q (air flow rate)]3,40
rise time (t ):
time between initial injection of contaminant and reaching 95% of the challenge concentration for an empty
duct (t - t ) measured at the downstream sampling location for a specific test (n), challenge gas and gas flow
0 VO3.41
sorbate:
molecular compounds that are retained in the adsorbent of the device. It should be noted that the sorbate will
refer to both intended compounds like the selected challenge gas in a test or pollution in real service but also
any other compound present in the air stream e.g. gases and vapours.3.42
sorption:
process in which fluid molecules (gas or liquid) are removed by the GPACM by absorption or adsorption.
3.43space velocity [sv]:
measure of residence time of the airflow to pass through the adsorbent bed, i.e. sv = volumetric flow rate/total
volume of the bed. [sv] = (residence time)3.44
vapour:
substance whose vapour pressure is less than the ambient pressure at ambient temperature, but is present in
the gas phase through evaporation or sublimation.4 Symbols and abbreviated terms
Symbol Explanation
C concentration
C upstream concentration [ppb, ppm] measured at a position X mm before the media sample or
deviceC downstream concentration [ppb, ppm] measured at a position Y mm after the media sample or
deviced the average particle diameter of a loose fill adsorbent
∆p pressure drop measured over the tested media sample or device [Pa]
E removal efficiency [%] for the device measured at the challenge concentration selected during
the capacity test..E efficiency recorded at stop test time or value agreed between user and supplier [%]
END© ISO 2012 – All rights reserved 5
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ISO/DIS 10121-1
m retentivity; [g],[mol] the amount withheld by the media or device after ventilating with clean air
at the same flow selected during the capacity test until C reaches a specified value close to
zero.m the integrated amount in moles or gram of challenge compound accumulated during
measurement at the upstream positionm the integrated amount in moles or gram of challenge compound accumulated during
measurement at the downstream positionm the total integrated amount [g], [mol] of challenge compound accumulated by the GPAC media
or device during the whole challenge testn the number of pores along the (shortest) diameter of a GPACM-TS sample
p upstream pressure [Pa] measured at a position X mm before the media sample or device
p downstream pressure [Pa] measured at a position Y mm after the media sample or device
Q air flow rate; flow used in test (given by 5.4 or 5.5) [m /h] measured at a position Z mm after
the media sample or deviceQ the average air flow rate calculated from individual measurements evenly distributed over the
test period.RH upstream relative humidity [%] measured at a position X mm before the media sample or
deviceRH downstream relative humidity [%] measured at a position Y mm after the media sample or
devicet time
t start time. The time when C (contamination concentration upstream) equals the selected
0 Uchallenge concentration for an empty sample holder or duct
t time when a test is stopped. The time when a desired concentration or other termination
ENDcriteria have been met in any of the prescribed test procedures (agreed between user and
supplier)t decay time for challenge concentration used in the capacity measurement
t rise time for challenge concentration used in the capacity measurement
t time noted at challenge gas valve closure
t time noted at challenge gas valve opening
T upstream temperature [ºC] measured at a position X mm before the media sample or device
T downstream temperature [ºC] measured at a position Y mm after the media sample or device
v face velocity [m/s] calculated from flow and cross sectional area of media sample or device
x the minimum recommended distance from the highest part of the sample holder with the same
diameter as the upstream side of the sampleX a position X positioned sufficiently far ahead of the device to allow undisturbed measurements,
determined in the validation, annex A. At the position X the concentration of challenge
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ISO/DIS 10121-1
compound is sufficiently mixed and represents the upstream concentration that the GPACM
sample will be challenged with.y the minimum recommended distance from the downstream side of the sample to the lowest
part of the sample holder with the same diameter as the sample.Y a position Y positioned sufficiently far after the device to allow undisturbed measurements,
determined in the validation section, annex A. At the position Y the concentration of
penetrating challenge compound is sufficiently mixed and represents the average downstream
concentration after the GPACM sample.Z a position Z positioned sufficiently far after the device to permit a reliable flow measurement
using an orifice device, determined in the validation, annex A.Abbreviations Explanation
ASHRAE American Society of Heating Refrigerating and Air-conditioning Engineers
ASTM ASTM International, formerly known as the American Society for Testing and Materials
(ASTM)HEPA High Efficiency Particulate Air (filter)
JIS Japanese Industrial Standards
JSA Japanese Standards Association
MSDS Material Safety Data Sheet
NMP n-Methyl -2-pyrrolidone
TLV threshold limit value. Amount of a chemical substance is a level to which it is believed a
worker can be exposed day after day for a working lifetime without adverse health effects.
VOC Volatile Organic Compound5 Testing of different GPACM configurations
5.1 General
This standard shows how to measure four key parameters that reflect the performance of a GPACM. The four
parameters are: Pressure drop, ∆p
Capacity, m
Removal efficiency, E
Retentivity, m
These parameters are:
linked to each other
different for different gases (exception; ∆p is not affected)
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ISO/DIS 10121-1
different for different concentrations of the same gas (exception; ∆p is not affected)
affected by other gases present, by temperature, by humidity and by the air flow.
different for different particle sizes of loose fill samples occupying the same volume
different for identical materials subjected to different face velocities and/or material thicknesses
In order to perform tests at sufficiently short test times the concentration is strongly increased to accelerate
the test. In this standard two concentration levels are suggested for the determination of capacity in 5.4.
This section will describe the normative part of the test stand and normative sample holder for different
GPACM, normative parameters for generation of the challenge air stream and test gases for benchmark
purposes. Section 6 describes in detail the test sequence for conditioning and for determination of pressure
drop, removal efficiency, capacity and retentivity in this order.5.2 Test setup and normative GPACM sample holder
The GPACM sample holder must be installed without leakages or bypass. The air stream should be uniformly
mixed and with equal velocity and upstream concentration over the cross section. A schematic view of the
sample holder is shown in fig 1. Recorded parameters are concentration C, pressure p, temperature T and
relative humidity RH in two positions. The air flow is recorded at a third position. The sample holders should
be vertical and the flow direction is most logically from top to bottoms as indicated in Figure 1. In this way bed
disturbances due to the flow are avoided. However, if spring loaded screens are used to hold the material the
flow direction may be from bottom to top as well. This standard exemplifies the procedure of measuring a
single sample. A test stand with multiple parallel sample holders is often used and may be advantage
...NORME ISO
INTERNATIONALE 10121-1
Première édition
2014-04-15
Méthodes d’essai pour l’évaluation
de la performance des médias et des
dispositifs de filtration moléculaire
pour la ventilation générale —
Partie 1:
Médias de filtration moléculaire
(GPACM)
Test method for assessing the performance of gas-phase air cleaning
media and devices for general ventilation —
Part 1: Gas-phase air cleaning media
Numéro de référence
ISO 10121-1:2014(F)
ISO 2014
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ISO 10121-1:2014(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Tel. + 41 22 749 01 11
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Publié en Suisse
ii © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 10121-1:2014(F)
Sommaire Page
Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv
Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v
1 Domaine d’application ................................................................................................................................................................................... 1
2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1
3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1
4 Symboles et abréviations ............................................................................................................................................................................. 7
4.1 Symboles ...................................................................................................................................................................................................... 7
4.2 Abréviations .............................................................................................................................................................................................. 9
5 Essais de différentes configurations de GPACM ................................................................................................................... 9
5.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 9
5.2 Montage d’essai et porte-échantillon normatif pour GPACM ......................................................................10
5.3 Données brutes, précision d’échantillonnage et paramètres de production normatifs .......12
5.4 Paramètres d’essai pour l’essai de référence normalisé ..................................................................................13
5.5 Paramètres d’essai sélectionnés entre utilisateur et fournisseur ............................................................14
6 Séquence d’essai ................................................................................................................................................................................................15
6.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................15
6.2 Conditionnement et détermination de la perte de charge .............................................................................16
6.3 Détermination de la capacité ...................................................................................................................................................16
6.4 Détermination du pouvoir de rétention .........................................................................................................................20
7 Validation du montage d’essai ............................................................................................................................................................21
7.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................21
7.2 Détermination du temps de montée et du temps de décroissance .........................................................21
8 Evaluation et rapport ....................................................................................................................................................................................23
8.1 Présentation du rapport d’essai ............................................................................................................................................23
8.2 Exemple de rapport d’essai .......................................................................................................................................................23
9 Dispositifs de sécurité..................................................................................................................................................................................27
Annexe A (normative) Exigences relatives à l’équipement d’essai, validation de l’équipement et
fonctionnement de routine .....................................................................................................................................................................29
Annexe B (informative) Gaz d’essai, sources de production et techniques d’analyse ....................................32
Annexe C (informative) Conception d’un banc d’essai pour média ...................................................................................38
Annexe D (normative) Modes opératoires d’échantillonnage normatifs etparamètres d’essai pour différents GPACM ...........................................................................................................................39
Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................43
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ISO 10121-1:2014(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues
(voir www.iso.org/patents).Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, aussi bien que pour des informations au-sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC
concernant les obstacles techniques au commerce (OTC) voir le lien suivant: Foreword - Supplementary
informationLe comité responsable pour le présent document est l’ISO/TC 142, Séparateurs aérauliques.
L’ISO 10121 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Méthodes d’essai pour
l’évaluation de la performance des média et des dispositifs de filtration moléculaire pour la ventilation
générale:— Partie 1: Médias de filtration moléculaire (GPACM)
— Partie 2: Dispositifs de filtration moléculaire (GPACD)
iv © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 10121-1:2014(F)
Introduction
Les applications de filtration générale réclament une utilisation et un besoin croissants de filtration
moléculaire. Il est possible que cette demande augmente rapidement du fait des problèmes croissants de
pollution dans le monde ainsi que de la plus forte sensibilisation au fait que des solutions aux problèmes
sont disponibles sous forme de dispositifs de filtration également connus sous le nom plus technique
de dispositifs de filtration moléculaire (GPACD). Les performances des dispositifs utilisant l’adsorption
pour l’élimination de gaz dépendent largement des performances d’un médium de filtration moléculaire
solide (GPACM) incorporé au dispositif. Néanmoins, les applications, les performances des dispositifs et
les performances des média sont souvent peu comprises par l’utilisateur et le fournisseur de ces média
et dispositifs. Des essais de média peuvent aussi être appropriés afin d’obtenir des données pour des
applications réelles si les faibles concentrations réelles (< 100 ppb) et des durées d’exposition plus longues
(> semaines) peuvent être utilisées lors de l’essai, à condition que la configuration géométrique, la densité
de tassement et les conditions d’écoulement de l’éprouvette à échelle réduite soient équivalentes à celles
utilisées dans les applications réelles. De tels essais ne font toutefois pas partie du domaine d’application
de la présente partie de l’ISO 10121. La présente partie de l’ISO 10121 a pour objectif d’améliorer la
compréhension et la communication en fournissant une interface plus normalisée entre fournisseurs
de média, fournisseurs de dispositifs et utilisateurs finaux. Actuellement, des normes existent pour la
[1]ventilation générale au Japon (JIS), pour les filtres automobiles (ISO), pour les dispositifs de filtration
[2]moléculaire à média sorbant à l’intérieur des conduits (ASHRAE) et pour les média d’adsorption
[3] [5](ASHRAE et ASTM ). Il n’existe aujourd’hui aucune norme internationale pour la filtration générale.
La présente partie de l’ISO 10121 spécifie les méthodes, les équipements d’essai, l’interprétation et
la consignation des données pour trois différents types de média de filtration moléculaire (GPACM)
destinés à être utilisés dans des dispositifs de filtration moléculaire (GPACD) pour des applications de
ventilation générale.De plus, des informations sont données dans un certain nombre d’annexes:
— l’Annexe A décrit de façon détaillée la procédure de validation normative sous forme de tableau;
— l’Annexe B donne une liste de gaz d’essai possibles, de sources de production et d’équipements
d’analyse appropriés pour les gaz d’essai courants;— l’Annexe C décrit la conception du banc d’essai, excepté le porte-échantillon normatif;
— l’Annexe D décrit le montage d’essai normatif et la section normative du banc d’essai pour les trois
configurations de média différentes.Une présentation générale de la filtration moléculaire et des essais de filtration moléculaire peut être
consultée dans la documentation scientifique.La série ISO 10121 a pour objet de fournir des méthodes d’essai en laboratoire pour les média et les
dispositifs qui sont utilisés pour éliminer de l’air les contaminants en phase gazeuse en ventilation
générale. Elle comporte deux parties:— L’ISO 10121-1 couvre trois configurations de média différentes et vise à fournir une interface
normalisée entre les fournisseurs de média et les fabricants de dispositifs de filtration. Elle peut
aussi être utilisée entre fournisseurs de média et utilisateurs finaux pour ce qui concerne les
propriétés des média en vrac.— L’ISO 10121-2 vise à fournir une interface normalisée entre fournisseurs de dispositifs de filtration
et utilisateurs finaux désireux d’utiliser la solution la plus performante et la plus économique pour
la filtration moléculaire.© ISO 2014 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 10121-1:2014(F)
Méthodes d’essai pour l’évaluation de la performance des
médias et des dispositifs de filtration moléculaire pour la
ventilation générale —
Partie 1:
Médias de filtration moléculaire (GPACM)
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 10121 a pour objet de fournir une méthode d’essai en laboratoire objective,
un appareillage recommandé, des sections d’essai normatives et des essais normatifs pour l’évaluation
de trois différents média de filtration moléculaire (GPACM) ou de configurations de GPACM utilisés dans
des dispositifs de filtration moléculaire destinés à des applications de filtration générale. La présente
partie de l’ISO 10121 concerne spécifiquement les essais et non l’évaluation générale des matériaux
ou la caractérisation du système de pores. Les trois types différents de GPACM identifiés dans la
présente partie de l’ISO 10121 sont le GPACM-LF (particules de différentes formes et tailles destinées
par exemple aux applications utilisant un médium en vrac), le GPACM-FL (feuille textile plane destinée
par exemple aux dispositifs plans à une seule couche, aux dispositifs plissés ou aux dispositifs à sac)
et le GPACM-TS (structures tridimensionnelles beaucoup plus épaisses qu’une feuille plane et utilisées
par exemple en tant qu’éléments finis dans un dispositif). Les essais sont réalisés dans un flux d’air et
les configurations de GPACM sont soumises à essai avec des gaz d’essai dans des conditions de régime
établi. Des concentrations élevées de gaz d’essai (par rapport aux applications de ventilation générale)
étant utilisées, il convient d’utiliser les données d’essai pour comparer les GPACM dans la même
configuration et non dans le but de prédire les performances en situation réelle. Cela ne signifie pas non
plus que différentes configurations de GPACM peuvent être comparées directement. L’objectif principal
est de pouvoir comparer des configurations de GPACM similaires et non des configurations de GPACM
différentes. Les essais relatifs aux dispositifs complets sont décrits dans l’ISO 10121-2.
Pour garantir l’objectivité vis-à-vis des fournisseurs d’équipement d’essai, aucune conception spécifique
de l’appareillage d’essai n’est normalisée: un exemple est donné en Annexe C (informative). En revanche,
les exigences normatives relatives à la conception du porte-échantillon pour média, aux propriétés des
appareils et aux essais de validation sont spécifiées.2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent document
et sont indispensables à son application. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).ISO 10121-2, Méthodes d’essai pour l’évaluation de la performance des médias et des dispositifs de filtration
moléculaire pour la ventilation générale — Partie 2: Dispositifs de filtration moléculaire (GPACD)
ISO 29464, Séparateurs aérauliques — TerminologieASTM D2854, Standard Test Method for Apparent Density of Activated Carbon
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 29464 ainsi que les
suivants s’appliquent.© ISO 2014 – Tous droits réservés 1
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ISO 10121-1:2014(F)
3.1
absorption
transport et dissolution d’un sorbate dans un absorbant
3.2
adsorbat
tout composé moléculaire sous forme de gaz ou de vapeurs qui sera retenu par le matériau adsorbant
du medium3.3
adsorbant
matériau qui piège à sa surface des adsorbats par des processus physiques ou chimiques
3.4adsorption
processus physique ou chimique dans lequel les molécules d’un gaz adhèrent aux surfaces accessibles
des substances solides, à la fois la surface externe et la surface poreuse interne, avec lesquelles elles
viennent en contact3.5
percée
quantité de contaminant gazeux dans l’effluent d’un médium ou d’un dispositif GPAC
Note 1 à l’article: Voir pénétration (3.33).3.6
courbe de percée en fonction du temps
tracé de la pénétration de contaminant en fonction du temps pour une concentration et un débit d’air
d’essai particuliers[SOURCE: ISO 29464:2011; 3.2.67]
3.7
dérivation
proportion du flux d’air d’essai qui passe autour du GPACD sans contact avec le medium filtrant
[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.64]3.8
capacité
quantité (masse ou moles) d’un sorbate sélectionné qui peut être contenue dans le médium ou le dispositif
GPAC dans des conditions d’essai données, et un point terminal spécifiqueNote 1 à l’article: La capacité peut également être négative pendant la désorption.
3.9concentration d’essai
concentration du ou des contaminant(s) d’essai examinés contenus dans le flux d’air préalablement à la
filtration (flux d’air d’essai)3.10
composé d’essai
composé chimique utilisé comme contaminant examiné pour tout essai donné
3.11
flux d’air d’essai
contaminant(s) d’essai examiné(s) dilué(s) à la (aux) concentration(s) spécifiée(s) de l’essai préalablement
à la filtration[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.16]
2 © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 10121-1:2014(F)
3.12
cheminement
écoulement de gaz disproportionné ou inégal à travers des passages de plus faible résistance du fait
d’incohérences dans la conception ou la fabrication d’un GPACD, notamment dans des couches granulaires
empilées[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.17]
3.13
chimisorption
adsorption chimique
captage de contaminants sous forme de gaz ou de vapeurs sur un adsorbant, impliquant une réaction
chimique à la surface de ce dernier[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.19]
3.14
concentration
quantité d’une substance dispersée dans une quantité définie d’une autre
Note 1 à l’article: Les indices «n» indiquent l’emplacement ou l’origine.
[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.21]
3.15
contaminant
substance (solide, liquide ou gazeuse) qui affecte négativement l’utilisation prévue d’un fluide
[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.23]3.16
temps de décroissance
temps nécessaire à l’instrument de contrôle du contaminant sous forme gazeuse pour enregistrer une
réduction de plus de 95 % de la concentration d’essai à moins de 5 % de la concentration d’essai (t - t )
END VCau point d’échantillonnage en aval pour un essai (n), un gaz d’essai et un débit de gaz spécifiques après
l’arrêt de l’injection du contaminant en l’absence de médium ou de dispositif GPAC
3.17désorption
processus dans lequel les molécules adsorbées quittent la surface de l’adsorbant et pénètrent à nouveau
dans le flux d’airNote 1 à l’article: La désorption est l’inverse de l’adsorption.
3.18
aval
zone située après le filtre dans la direction de l’écoulement du fluide
3.19
courbe efficacité en fonction du temps
tracé de l’efficacité d’élimination du médium ou du dispositif GPAC en fonction du temps sur la durée
d’un essai pour une concentration et un débit d’air d’essai particuliers[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.31]
© ISO 2014 – Tous droits réservés 3
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ISO 10121-1:2014(F)
3.20
courbe efficacité en fonction de la capacité
tracé de l’efficacité d’élimination du GPACD en fonction de la capacité intégrée sur la durée d’un essai
pour une concentration et un débit d’air d’essai particuliers[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.28]
3.21
vitesse frontale
débit d’air divisé par l’aire de la section transversale du médium ou du dispositif GPAC
3.22gaz
substance dont la pression de vapeur est supérieure à la pression ambiante, à la température ambiante
[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.44]3.23
dispositif de filtration moléculaire
GPACD
assemblage de dimensions fixes permettant l’élimination de contaminants gazeux ou en phase vapeur
spécifiquesNote 1 à l’article: Il est normalement sous la forme de boîte ou correspondant à une boîte de dimensions comprises
entre 300 × 300 × 300 mm jusqu’à approximativement 610 × 610 × 610 mm ou 2 pied x 2 pied x 2 pied.
[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.45, modifiée – La note a été modifiée.]3.24
surface frontale d’un médium ou d’un dispositif GPAC
aire de la section transversale du médium ou du dispositif GPAC incluant également un cadre de
protection ou d’autres structures supports s’il en est équipé, lorsqu’elle est observée dans la direction
du flux d’air en utilisant des dimensions exactes3.25
médium de filtration moléculaire
GPACM
configuration de médium solide ou de médium utilisé pour filtrer un contaminant
EXEMPLE Un film poreux ou une couche fibreuse; sous forme de perle, un adsorbant (ou chimisorbant)
granulaire ou aggloméré; une structure d’appui en tissu, en mousse ou des monolithes contenant un adsorbant
sous forme de particules de petite taille, de granules, de sphères ou de poudre; un textile tissé ou non tissé
entièrement constitué d’un matériau adsorbant.3.26
GPACM-LF
adsorbant sous forme de particules de différentes formes et tailles destiné, par exemple, à des applications
utilisant un médium en vrac3.27
GPACM-FL
adsorbant sous forme d’une feuille plane qui est souple, mince, et nominalement bidimensionnelle
EXEMPLE Textiles tissés ou non tissés, papiers obtenus par voie humide, tampons lisses, feutres, etc.,
normalement manipulés sous forme de rouleaux.4 © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 10121-1:2014(F)
3.28
GPACM-TS
adsorbant sous forme d’une structure tridimensionnelle beaucoup plus épaisse qu’une feuille plane et
utilisé, par exemple, comme éléments finis dans un dispositifEXEMPLE Structures souples à cellules ouvertes, c’est-à-dire constituées d’une mousse imprégnée plus
épaisse, de tampons ondulés, etc., et structures rigides perméables à l’air, c’est-à-dire constituées de particules
liées, de plaques en nid d’abeille, de monolithes extrudés, etc.3.29
efficacité initiale
efficacité définie en calculant l’intersection de l’axe vertical d’efficacité par extrapolation d’un ajustement
linéaire de l’efficacité en fonction du temps à partir des valeurs comprises entre 2 et 12 minutes de la
courbe E en fonction du temps générée durant l’essai d’un médium ou d’un dispositif GPAC
3.30contamination moléculaire
contamination présente sous forme de gaz ou de vapeurs dans un flux d’air et excluant les composés en
phase particulaire (solide) quelle que soit leur nature chimique3.31
ppb(v)
mesure de la concentration en parties par milliard en volume normalement utilisée pour enregistrer les
niveaux ambiants de la pollution extérieure3 3
Note 1 à l’article: L’unité est le mm /m .
3.32
ppm(v)
mesure de la concentration en parties par million en volume normalement utilisée pour enregistrer les
niveaux de pollution par exemple, dans le cadre de la sécurité sur les lieux de travail
3 3 3Note 1 à l’article: Les unités sont le cm /m et le ml/m
3.33
pénétration
rapport de la concentration de contaminants en aval du filtre à la concentration (d’essai) en amont
Note 1 à l’article: Parfois exprimé en pourcentage.Note 2 à l’article: Associé à l’efficacité (E) par l’expression: E = (1 - P) × 100 %.
[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.51]3.34
physisorption
adsorption physique
attraction d’adsorption physique d’un adsorbat à la surface, aussi bien la surface externe que la surface
poreuse interne, d’un adsorbant par des forces physiques (forces de Van der Waals)
3.35pores
passages infinitésimaux par lesquels le fluide peut passer ou qui permettent au flux de fluide d’accéder
aux surfaces internes d’un médium adsorbant[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.55]
© ISO 2014 – Tous droits réservés 5
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ISO 10121-1:2014(F)
3.36
perte de charge
différence de pression entre deux points dans un système de flux d’air dans des conditions spécifiées,
notamment lorsqu’elle est mesurée entre l’amont et l’aval d’un médium ou d’un dispositif GPAC
3.37efficacité d’élimination
fraction ou pourcentage d’un contaminant d’essai qui est retenu par un médium ou un dispositif GPAC à
un moment donné3.38
pouvoir de rétention
mesurage de l’aptitude d’un adsorbant ou d’un GPACD à résister à la désorption d’un adsorbat
Note 1 à l’article: Calculée comme la capacité résiduelle (fraction restante) après avoir purgé l’adsorbant
uniquement avec de l’air propre conditionné, suite à la percée d’essai.[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.61, modifiée – La note a été ajoutée.]
3.39
temps de séjour
temps au cours duquel le fluide (ou contaminant) se situe dans les limites du volume du médium
EXEMPLE Un exemple de médium est une couche de granules ou une feuille non tissée.
Note 1 à l’article: Dans le cadre d’une utilisation type et de la présente partie de l’ISO 10121, cette valeur ne tient
pas compte du fait que le médium et les structures d’appui éventuelles occupent une portion significative du
volume de la couche [t = V (volume total de la couche) / Q (débit d’air)].[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.71]
3.40
temps de montée
temps entre l’injection initiale du contaminant et l’atteinte des 95 % de la concentration d’essai pour
un conduit vide (t - t ), mesuré à l’emplacement de l’échantillonnage en aval pour un essai (n), un gaz
0 VOd’essai et un débit de gaz spécifiques
3.41
sorbate
composés moléculaires qui sont retenus dans l’adsorbant du dispositif
Note 1 à l’article: Le sorbate se référera aux composés prévus, tels que le gaz d’essai sélectionné dans un essai ou
la pollution en service réel, mais également à tout autre composé présent dans le flux d’air, par exemple les gaz et
les vapeurs.3.42
sorption
processus par lequel les molécules de fluide (gaz ou liquide) sont éliminées par le GPACM par absorption
ou adsorption3.43
vitesse spatiale
mesurage du temps de séjour nécessaire pour que le flux d’air traverse la couche d’absorbant
EXEMPLE sv = débit volumique/volume total de la couche.6 © ISO 2014 – Tous droits réservés
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ISO 10121-1:2014(F)
Note 1 à l’article: [sv] = (temps de séjour) .
3.44
vapeur
substance dont la pression de vapeur est inférieure à la pression ambiante, à la température ambiante,
mais qui est présente dans la phase gazeuse par évaporation ou sublimation[SOURCE: ISO 29464:2011, 3.2.74]
4 Symboles et abréviations
4.1 Symboles
C concentration
C concentration en aval [ppb, ppm] mesurée à une position Y mm après l’échantillon de médium ou
le dispositifC concentration en amont [ppb, ppm] mesurée à une position X mm avant l’échantillon de médium
ou le dispositifd diamètre moyen des particules d’un adsorbant en vrac
E efficacité d’élimination [%] du dispositif, mesurée à la concentration d’essai choisie pendant
l’essai de capacitéE efficacité enregistrée à la fin de la période d’essai ou valeur convenue entre l’utilisateur et le
ENDfournisseur [%]
m pouvoir de rétention; [g], [mol], la quantité retenue par le médium ou le dispositif après ventila-
tion avec de l’air propre au même débit que celui choisi au cours de l’essai de capacité jusqu’à ce
que C atteigne une valeur spécifiée proche de zérom quantité totale intégrée [g], [mol] du composé d’essai, accumulée par le médium ou le dispositif
GPAC pendant toute la durée de l’essaim quantité intégrée en moles ou grammes du composé d’essai, accumulée au cours du mesurage en
position avalm quantité intégrée en moles ou grammes du composé d’essai, accumulée au cours du mesurage en
position amontn nombre de pores le long du (plus petit) diamètre d’un échantillon de GPACM-TS
p pression en aval [Pa] mesurée à une position Y mm après l’échantillon de médium ou le dispositif
p pression en amont [Pa] mesurée à une position X mm avant l’échantillon de médium ou le disposi-
tifQ débit d’air; débit utilisé lors de l’essai (indiqué en 5.4 ou 5.5) [m /h] mesuré à une position Z mm
après...
PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 10121-1
ISO/TC 142 Secrétariat: UNI
Début de vote Vote clos le
2012-05-03 2012-10-03
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION
Méthodes d'essai pour l'évaluation de la performance desmédias et des dispositifs de filtration moléculaire pour la
ventilation générale —
Partie 1:
Médias de filtration moléculaire (GPACM)
Test method for assessing the performance of gas-phase air cleaning media and devices for general
ventilation —Part 1: Gas-phase air cleaning media
ICS 91.140.30
TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
Le présent projet a été élaboré dans le cadre de l'Organisation internationale de normalisation (ISO) et
soumis selon le mode de collaboration sous la direction de l'ISO, tel que défini dans l'Accord de
Vienne.Le projet est par conséquent soumis en parallèle aux comités membres de l'ISO et aux comités
membres du CEN pour enquête de cinq mois.En cas d'acceptation de ce projet, un projet final, établi sur la base des observations reçues, sera
soumis en parallèle à un vote d'approbation de deux mois au sein de l'ISO et à un vote formel au sein
du CEN.Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du
secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au
Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee
secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at
publication stage.CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE
PEUT ETRE CITE COMME NORME INTERNATIONALE AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D'ETRE EXAMINES POUR ETABLIR S'ILS SONT ACCEPTABLES A DES FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ETRE
CONSIDERES DU POINT DE VUE DE LEUR POSSIBILITE DE DEVENIR DES NORMES POUVANT SERVIR DE REFERENCE DANS LA
REGLEMENTATION NATIONALE.LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE.
© Organisation Internationale de Normalisation, 2012---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/DIS 10121-1
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ii © ISO 2012 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 10121-1
Sommaire Page
Avant-propos .....................................................................................................................................................iv
Introduction.........................................................................................................................................................v
1 Domaine d'application ..........................................................................................................................1
2 Références normatives.........................................................................................................................1
3 Termes et définitions ............................................................................................................................2
4 Symboles et abréviations .....................................................................................................................6
5 Essais de différentes configurations de GPACM...............................................................................7
6 Séquence d’essai ................................................................................................................................14
7 Validation du montage d’essai...........................................................................................................19
8 Evaluation et rapport...........................................................................................................................21
9 Dispositifs de sécurité ........................................................................................................................24
Annexe A (normative) Exigences relatives à l’équipement d’essai, validation de l’équipement et
fonctionnement de routine .................................................................................................................26
Annexe B (informative) Gaz d’essai, sources de production et techniques d’analyse .............................29
Annexe C (informative) Conception d'un banc d'essai pour média ............................................................35
Annexe D (normative) Modes opératoires d'échantillonnage normatifs et paramètres d'essai pour
différents GPACM................................................................................................................................36
Bibliographie.....................................................................................................................................................40
© ISO 2012 – Tous droits réservés iii---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/DIS 10121-1
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.L'ISO 10121-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 142, Séparateurs aérauliques.
L'ISO 10121 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Méthodes d'essai pour
l'évaluation de la performance des média et des dispositifs de filtration moléculaire pour la ventilation
générale :⎯ Partie 1 : Media de filtration moléculaire (GPACM)
⎯ Partie 2 : Dispositifs de filtration moléculaire (GPACD)
iv © ISO 2012 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 10121-1
Introduction
Les applications de filtration générale réclament une utilisation et un besoin croissants de filtration
moléculaire. Il est possible que cette demande augmente rapidement du fait des problèmes croissants de
pollution dans le monde ainsi que de la plus forte sensibilisation au fait que des solutions aux problèmes sont
disponibles sous forme de dispositifs de filtration également connus sous le nom plus technique de dispositifs
de filtration moléculaire (GPACD). Les performances des dispositifs utilisant l'adsorption pour l'élimination de
gaz dépendent largement des performances d’un médium de filtration moléculaire (GPACM) incorporé au
dispositif. Néanmoins, les applications, les performances des dispositifs et les performances des média sont
difficiles à appréhender notamment par l'utilisateur et le fournisseur de ces média et dispositifs. Des essais de
média peuvent aussi être appropriés afin d’obtenir des données pour des applications réelles si les faibles
concentrations réelles (< 100 ppb) et des durées d'exposition plus longues (> semaines) peuvent être utilisées
lors de l'essai, à condition que la configuration géométrique, la densité de tassement et les conditions
d'écoulement de l'éprouvette à échelle réduite soient équivalentes à celles utilisées dans les applications
réelles. De tels essais ne font toutefois pas partie du domaine d’application de la présente norme. La présente
norme a pour objectif d’améliorer la compréhension et la communication en fournissant une interface plus
normalisée entre fournisseurs de média, fournisseurs de dispositifs et utilisateurs finaux. Actuellement, des
1 2normes existent pour la ventilation générale au Japon (JIS), pour les filtres automobile (ISO), pour les
dispositifs de filtration moléculaire à média sorbant à l'intérieur des conduits (ASHRAE) et pour les média
4 5d'adsorption (ASHRAE et ASTM ). Il n’existe aujourd’hui aucune norme internationale pour la filtration
générale.Le présent projet de Norme internationale (partie 1) spécifie les méthodes, les équipements d'essai,
l'interprétation et la consignation des données pour trois différents types de média de filtration moléculaire
(GPACM) destinés à être utilisés dans des dispositifs de filtration moléculaire (GPACD) pour des applications
de ventilation générale.De plus, des informations sont données dans un certain nombre d’annexes :
⎯ l’Annexe A décrit de façon détaillée la procédure de validation normative sous forme de tableau ;
⎯ l’Annexe B donne une liste de gaz d’essai possibles, de sources de production et d’équipements
d’analyse appropriés pour les gaz d’essai courants ;⎯ l'Annexe C décrit la conception du banc d'essai, excepté le porte-échantillon normatif ;
⎯ l'Annexe D décrit le montage d'essai normatif et la section normative du banc d'essai pour les trois
configurations de média différentes.Une présentation générale de la filtration moléculaire et des essais de filtration moléculaire peut être
consultée dans la documentation scientifique.La présente norme a pour objet de fournir des méthodes d’essai en laboratoire pour les media et les
dispositifs qui sont utilisés pour éliminer de l’air les contaminants en phase gazeuse en ventilation générale.
La norme comporte deux parties : la présente partie, ISO 10121-1, couvre trois configurations de média
différentes et vise à fournir une interface normalisée entre les fournisseurs de media et les fabricants de
dispositifs de filtration. La Partie 1 peut aussi être utilisée entre fournisseurs de media et utilisateurs finaux
pour ce qui concerne les propriétés des média en vrac. La partie 2, ISO 10121-2, vise à fournir une interface
normalisée entre fournisseurs de dispositifs de filtration et utilisateurs finaux désireux d’utiliser la solution la
plus performante et la plus économique pour la filtration moléculaire.© ISO 2012 – Tous droits réservés v
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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 10121-1
Méthodes d'essai pour l'évaluation de la performance des
média et des dispositifs de filtration moléculaire pour la
ventilation générale — Partie 1: Media de filtration moléculaire
(GPACM)
1 Domaine d'application
La présente norme a pour objet de fournir une méthode d'essai en laboratoire objective, un appareillage
recommandé, des sections d'essai normatives et des essais normatifs pour l'évaluation de trois différents
média de filtration moléculaire (GPACM) ou de configurations de GPACM utilisés dans des dispositifs de
filtration moléculaire destinés à des applications de filtration générale. La norme concerne spécifiquement les
essais et non l'évaluation générale des matériaux ou la caractérisation du système de pores. Les trois types
différents de GPACM identifiés dans la présente norme sont le GPACM-LF (particules de différentes formes
et tailles destinées par exemple aux applications utilisant un médium en vrac), le GPACM-FL (feuille textile
plane destinée par exemple aux dispositifs plans à une seule couche, aux dispositifs plissés ou aux dispositifs
à sac) et le GPACM-TS (structures tridimensionnelles beaucoup plus épaisses qu'une feuille plane et utilisées
par exemple en tant qu'éléments finis dans un dispositif). Les essais sont réalisés dans un courant d'air et les
configurations de GPACM sont soumises à essai avec des gaz d'essai dans des conditions de régime établi.
Des concentrations élevées de gaz d'essai (par rapport aux applications de ventilation générale) étant
utilisées, il convient d'utiliser les données d'essai pour comparer les GPACM dans la même configuration et
non dans le but de prédire les performances en situation réelle. Cela ne signifie pas non plus que différentes
configurations de GPACM peuvent être comparées directement. L'objectif principal est de pouvoir comparer
des configurations de GPACM similaires et non des configurations de GPACM différentes. Les essais relatifs
aux dispositifs complets sont décrits dans l'ISO/FDIS 10121-2.Pour garantir l’objectivité vis-à-vis des fournisseurs d’équipement d’essai, aucune conception spécifique de
l’appareillage d’essai n’est normalisée. En revanche, les exigences normatives relatives à la conception du
porte-échantillon pour média, aux propriétés des appareils et aux essais de validations sont spécifiées.
2 Références normativesLes documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).ISO 29464, Séparateurs aérauliques — Terminologie
ISO 10121-2, Méthodes d'essai pour l'évaluation de la performance des média et des dispositifs de filtration
moléculaire pour la ventilation générale — Partie 2 : Dispositifs de filtration moléculaire (GPACD)
ASTM D2854, Standard Test Method for Apparent Density of Activated Carbon© ISO 2012 – Tous droits réservés 1
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ISO/DIS 10121-1
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 29464 ainsi que les
suivants s'appliquent.3.1
absorption
transport et dissolution d’un sorbate dans un absorbant
3.2
adsorbat
tout composé moléculaire sous forme de gaz ou de vapeurs qui sera retenu par le matériau adsorbant du
medium3.3
adsorbant
matériau qui piège à sa surface des adsorbats par des processus physiques ou chimiques
3.4adsorption
processus physique ou chimique dans lequel les molécules d’un gaz adhèrent aux surfaces accessibles des
substances solides, à la fois la surface externe et la surface poreuse interne, avec lesquelles elles viennent
en contact3.5
percée
point auquel la concentration de contaminant de l’effluent devient mesurable lorsqu'un médium ou un
dispositif GPAC procède à l’élimination des contaminants gazeux d’un courant d’air ; également, quantité de
contaminant gazeux dans l’effluent d’un médium ou d'un dispositif GPAC (voir pénétration)
3.6courbe percée - temps
tracé de la pénétration de contaminant en fonction du temps pour une concentration et un débit d’air d’essai
particuliers3.7
dérivation
proportion du courant d’air d’essai qui passe autour du médium ou du dispositif GPAC sans contact avec le
medium3.8
capacité (m )
quantité (masse ou moles) d’un sorbate sélectionné qui peut être contenue dans le médium ou le dispositif
GPAC dans des conditions d’essai données, et un point terminal spécifique. La capacité peut également être
négative pendant la désorption3.9
concentration d’essai
concentration du ou des contaminant(s) d’essai examinés contenus dans le courant d’air préalablement à la
filtration (courant d’air d’essai)3.10
composé d’essai
composé chimique utilisé comme contaminant examiné pour tout essai donné
3.11
courant d’air d’essai
contaminant(s) d’essai examiné(s) dilué(s) à la (aux) concentration(s) spécifiée(s) de l’essai préalablement à
la filtration2 © ISO 2012 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 10121-1
3.12
cheminement
écoulement de gaz disproportionné ou inégal à travers des passages de plus faible résistance du fait
d’incohérences dans la conception ou la fabrication d’un porte-échantillon de GPACM ou d'un GPACD,
notamment dans des couches granulaires empilées3.13
chimisorption (adsorption chimique)
captage de contaminants sous forme de gaz ou de vapeurs sur un adsorbant, impliquant une réaction
chimique à la surface de ce dernier3.14
concentration (C )
quantité d’une substance dispersée dans une quantité définie d’une autre. Les indices n indiquent
l’emplacement3.15
contaminant
substance (solide, liquide ou gazeuse) qui affecte négativement l’utilisation prévue d’un fluide
3.16temps de décroissance (t )
temps nécessaire à l’instrument de contrôle du contaminant sous forme gazeuse pour enregistrer une
réduction de plus de 95 % de la concentration d’essai à moins de 5 % de la concentration d’essai (t - t ) au
FIN VCpoint d’échantillonnage en aval pour un essai (n), un gaz d’essai et un débit de gaz spécifiques après l’arrêt
de l’injection du contaminant en l’absence de médium ou de dispositif GPAC3.17
désorption
inverse de l’adsorption, dans laquelle les molécules adsorbées quittent la surface de l’adsorbant et pénètrent
à nouveau dans le courant d’air3.18
aval
zone située après le filtre dans la direction de l’écoulement du fluide
3.19
courbe efficacité - temps
tracé de l’efficacité d’élimination du médium ou du dispositif GPAC en fonction du temps sur la durée d’un
essai pour une concentration et un débit d’air d’essai particuliers3.20
courbe efficacité - capacité
tracé de l’efficacité d’élimination du médium ou du dispositif GPAC en fonction de la capacité intégrée sur la
durée d’un essai pour une concentration et un débit d’air d’essai particuliers3.21
vitesse frontale
débit d’air divisé par l’aire de la section transversale du médium ou du dispositif GPAC
3.22gaz
substance dont la pression de vapeur est supérieure à la pression ambiante à la température ambiante
3.23dispositif de filtration moléculaire (GPACD)
assemblage de dimensions fixes (normalement sous la forme de boîte ou correspondant à une boîte de
dimensions comprises entre 300 × 300 × 300 mm et ~ 610 × 610 × 610 mm) permettant l’élimination de
contaminants gazeux ou en phase vapeur spécifiques© ISO 2012 – Tous droits réservés 3
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ISO/DIS 10121-1
3.24
surface frontale d'un médium ou d'un dispositif GPAC
aire de la section transversale du médium ou du dispositif GPAC incluant également un cadre de protection
ou d'autres structures supports s’il en est équipé, lorsqu’elle est observée dans la direction du flux d’air en
utilisant des dimensions exactes3.25
GPACM
tout matériau utilisé pour filtrer un contaminant en phase gazeuse, par exemple un film poreux ou une couche
fibreuse ; un adsorbant (ou chimisorbant) granulaire ou aggloméré ; une structure d’appui en tissu, en mousse
ou des monolithes contenant un adsorbant sous forme de particules de petite taille, de granules, de sphères
ou de poudre ; un textile tissé ou non tissé entièrement constitué d’un matériau adsorbant
3.26GPACM-LF
adsorbant sous forme de particules de différentes formes et tailles destiné, par exemple, à des applications
utilisant un médium en vrac3.27
GPACM-FL
adsorbant sous forme d'une feuille plane, c'est-à-dire souple, mince, nominalement bidimensionnelle, tel que
des textiles tissés ou non tissés, des papiers obtenus par voie humide, des tampons lisses, des feutres, etc.,
normalement manipulés sous forme de rouleaux3.28
GPACM-TS
adsorbant sous forme d'une structure tridimensionnelle beaucoup plus épaisse qu'une feuille plane et utilisé,
par exemple, comme éléments finis dans un dispositif. Exemples : structures souples à cellules ouvertes,
c'est-à-dire constituées d'une mousse imprégnée plus épaisse, de tampons ondulés, etc., et structures rigides
perméables à l'air, c'est-à-dire constituées de particules liées, de plaques en nid d'abeille, de monolithes
extrudés, etc.3.29
efficacité initiale Ei
définie en calculant l'intersection de l'axe vertical d'efficacité par extrapolation d'un ajustement linéaire de
l'efficacité en fonction du temps à partir des valeurs comprises entre 2 et 12 minutes de la courbe E en
fonction du temps générée durant l'essai d'un médium ou d'un dispositif GPAC3.30
contamination moléculaire
contamination présente sous forme de gaz ou de vapeurs dans un courant d’air et excluant les composés en
phase particulaire (solide) quelle que soit leur nature chimique3.31
ppb(v)
3 3
parties par milliard en volume. mm /m . Mesure de la concentration normalement utilisée pour enregistrer les
niveaux ambiants de la pollution extérieure3.32
ppm(v)
3 3 3
parties par million en volume. cm /m et ml/m . Mesure de la concentration normalement utilisée pour
enregistrer les niveaux de pollution par exemple, dans le cadre de la sécurité sur les lieux de travail
3.33pénétration (P)
rapport de la concentration de contaminants en aval du filtre à la concentration (d’essai) de contaminants en
amont, parfois exprimé en pourcentage. Associé à l’efficacité (%) par l’expression :
Efficacité = (1 - Pénétration) × 100 %4 © ISO 2012 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 10121-1
3.34
physisorption (adsorption physique)
attraction d’un adsorbat à la surface, aussi bien la surface externe que la surface poreuse interne, d’un
adsorbant par des forces physiques (forces de Van der Waals)3.35
pore
passages infinitésimaux par lesquels le fluide peut passer ou qui permettent au flux de fluide d’accéder aux
surfaces internes d’un médium adsorbant. Trois catégories de tailles sont définies par l’Union Internationale
de Chimie Pure et Appliquée (UICPA) : macropores (> 50 nm), mésopores (2 à 50 nm) et micropores (< 2 nm)
3.36perte de charge (Δp)
différence de pression entre deux points dans un système de flux d’air dans des conditions spécifiées,
notamment lorsqu'elle est mesurée dans un médium ou un dispositif GPAC. Egalement appelée pression
différentielle3.37
efficacité d’élimination (E)
fraction ou pourcentage d'un contaminant d'essai qui est retenu par un médium ou un dispositif GPAC à un
moment donné3.38
pouvoir de rétention (m )
mesure de l'aptitude d’un adsorbant ou d'un médium ou dispositif GPAC à résister à la désorption d’un
adsorbat, calculée comme la capacité résiduelle (fraction restante) après avoir purgé l’adsorbant uniquement
avec de l’air propre conditionné, suite à la percée d’essai3.39
temps de séjour, t
temps relatif au cours duquel une augmentation de fluide (ou contaminant) se situe dans les limites du volume
du médium (par exemple une couche de granules ou une feuille non tissée). Dans le cadre d’une utilisation
type et de la présente norme, cette valeur ne tient pas compte du fait que le médium et les structures d’appui
éventuelles occupent une portion significative du volume de la couche[t = V (volume total de la couche) / Q (débit d'air)]
3.40
temps de montée (t )
temps entre l’injection initiale du contaminant et l’atteinte des 95 % de la concentration d’essai pour un conduit
vide (t - t ), mesuré à l’emplacement de l’échantillonnage en aval pour un essai (n), un gaz d’essai et un
0 VOdébit de gaz spécifiques
3.41
sorbate
composés moléculaires qui sont retenus dans l’adsorbant du dispositif. Il convient de noter que le sorbate se
référera aux composés prévus, tels que le gaz d’essai sélectionné dans un essai ou la pollution en service
réel, mais également à tout autre composé présent dans le courant d’air, par exemple les gaz et les vapeurs
3.42sorption
processus par lequel les molécules de fluide (gaz ou liquide) sont éliminées par le GPACM par absorption ou
adsorption3.43
vitesse spatiale [sv]
mesure du temps de séjour nécessaire pour que le flux d'air traverse la couche d'absorbant, c'est-à-dire
sv = débit volumique / volume total de la couche. [sv] = (temps de séjour)© ISO 2012 – Tous droits réservés 5
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ISO/DIS 10121-1
3.44
vapeur
substance dont la pression de vapeur est inférieure à la pression ambiante à la température ambiante, mais
qui est présente dans la phase gazeuse par évaporation ou sublimation4 Symboles et abréviations
Symbole Explication
C concentration
C concentration en amont [ppb, ppm] mesurée à une position X mm avant l'échantillon de
médium ou le dispositifC concentration en aval [ppb, ppm] mesurée à une position Y mm après l'échantillon de médium
ou le dispositifd diamètre moyen des particules d'un adsorbant en vrac
Δp perte de charge mesurée sur l'échantillon de médium ou le dispositif soumis à essai [Pa]
E efficacité d’élimination [%] du dispositif, mesurée à la concentration d’essai choisie pendant
l’essai de capacitéE efficacité enregistrée à la fin de la période d’essai ou valeur convenue entre l’utilisateur et le
ENDfournisseur [%]
m pouvoir de rétention ; [g], [mol], la quantité retenue par le médium ou le dispositif après
ventilation avec de l’air propre au même débit que celui choisi au cours de l’essai de capacité
jusqu’à ce que C atteigne une valeur spécifiée proche de zérom quantité intégrée en moles ou grammes du composé d’essai, accumulée au cours du
mesurage en position amontm quantité intégrée en moles ou grammes du composé d’essai, accumulée au cours du
mesurage en position avalm quantité totale intégrée [g], [mol] du composé d’essai, accumulée par le médium ou le
dispositif GPAC pendant toute la durée de l’essain nombre de pores le long du (plus petit) diamètre d'un échantillon de GPACM-TS
p pression en amont [Pa] mesurée à une position X mm avant l'échantillon de médium ou le
dispositifp pression en aval [Pa] mesurée à une position Y mm avant l'échantillon de médium ou le
dispositifQ débit d'air : débit utilisé lors de l'essai (indiqué en 5.4 ou 5.5) [m /h] mesuré à une position
Z mm après l'échantillon de médium ou le dispositifQ débit moyen d'air calculé à partir de mesures individuelles régulièrement réparties sur la
période d'essaiHR humidité relative en amont [%] mesurée à une position X mm avant l'échantillon de médium
ou le dispositifHR humidité relative en aval [%] mesurée à une position Y mm après l'échantillon de médium ou
le dispositift temps
t temps de démarrage. Moment auquel C (concentration de contaminant en amont) est égale
0 Uà la concentration d’essai choisie pour un porte-échantillon ou un conduit vide
t temps d’arrêt d’un essai. Moment auquel une concentration souhaitée ou d'autres critères
ENDd’arrêt ont été satisfaits dans n’importe lequel des modes opératoires d’essai prescrits
(convenus entre utilisateur et fournisseur)6 © ISO 2012 – Tous droits réservés
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t temps de décroissance pour la concentration d'essai utilisée lors du mesurage de la capacité
t temps de montée pour la concentration d'essai utilisée lors du mesurage de la capacité
t temps noté à la fermeture de la vanne de gaz d’essait temps noté à l’ouverture de la vanne de gaz d’essai
T température en amont [°C] mesurée à une position X mm avant l'échantillon de médium ou le
dispositifT température en aval [°C] mesurée à une position Y mm après l'échantillon de médium ou le
dispositifv vitesse frontale [m/s] calculée à partir du débit et de l’aire de la section transversale de
l'échantillon de médium ou du dispositifx distance minimale recommandée par rapport à la partie la plus haute du porte-échantillon de
même diamètre que la face amont de l'échantillonX position X située suffisamment à l'avant du dispositif pour permettre des mesures sans
perturbation, déterminée dans la partie validation à l'Annexe A. Au niveau de la position X, la
concentration de composé d'essai est suffisamment mélangée et représente la concentration
en amont à laquelle sera exposé l'échantillon de GPACM.y distance minimale recommandée entre la face aval de l'échantillon et la partie la plus basse
du porte-échantillon de même diamètre que l'échantillonY position Y située suffisamment à l'arrière du dispositif pour permettre des mesures sans
perturb...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.