Analyse des impuretés dans les gaz de zéro

Pour le réglage à zéro des analyseurs, les AASQA utilisent des gaz de zéro (Air zéro en bouteille…) pour
lesquels on considère que les concentrations des impuretés sont inférieures au seuil de détection des
analyseurs et de ce fait, sont données comme étant égales à zéro. Toutefois, ceci reste un postulat pouvant
parfois être remis en cause par exemple lors des audits réalisés par le COFRAC.
De plus, les normes européennes NF EN 14211, NF EN 14212, NF EN 14625 et NF EN 14626 portant sur
l’analyse de SO2, NO/NOx/NO2, CO et O3 fournissent des spécifications pour les gaz de zéro à utiliser.
Toutefois, la chaîne d’étalonnage pour l’air zéro n’existant pas pour l’instant, il n’est pas possible de
déterminer si les exigences normatives sont respectées.
Enfin, la fabrication des mélanges gazeux de référence gravimétriques et la génération de mélanges gazeux
de référence dynamiques (dilution d’un mélange gazeux haute concentration par voie dynamique, mélange
gazeux généré par perméation…) impliquent l’utilisation de gaz de zéro (azote ou air). Une des sources
d’erreur dans le calcul de la concentration de ces mélanges gazeux de référence est la pureté des gaz de
zéro utilisés, ce qui est soulevé de façon récurrente par les auditeurs techniques du COFRAC et lors des
réunions sur les comparaisons européennes et internationales, car les laboratoires nationaux se doivent
d’être capables de déterminer la pureté des gaz utilisés.
L’objectif de cette étude était donc de pouvoir déterminer la pureté des gaz de zéro en bouteille en
s’assurant qu’ils contiennent des impuretés en concentrations inférieures à 1 nmol/mol pour NO,
NO2 et SO2 et inférieures à 100 nmol/mol pour CO afin de répondre aux exigences des normes
européennes NF EN 14211, NF EN 14212, NF EN 14625 et NF EN 14626.
Les recherches bibliographiques ont montré que seul le spectromètre DUAL QC-TILDAS-210 de la société
Aerodyne Research présentait les performances requises en terme de répétabilité et de sensibilité. Cet
appareil a donc été acheté fin 2007 et livré en juin 2008. La configuration de ce spectromètre est
classique : en effet, il est constitué d’un laser, d’une cellule à long trajet optique et d’un détecteur infrarouge
(MCT) refroidi par effet Peltier.
Lors de son achat, cet appareil était constitué de 2 lasers pour l’analyse des composés NO et NO2. Puis, il
a été upgradé afin de rajouter deux nouveaux lasers pour l’analyse des composés CO et SO2.
L’année 2012 a permis de terminer les études métrologiques menées depuis 2008 en évaluant la
reproductibilité à 200 nmol/mol pour l’ensemble des 4 composés analysés et de finaliser la méthode de
mesure des concentrations de NO, NO2, SO2 et CO dans les gaz de zéro. Le calcul d’incertitude a été
ensuite effectué sur l’ensemble des concentrations (NO, NO2, SO2 et CO) et les documents qualité
afférents à la procédure d’analyse développée dans le cadre de cette étude ont été rédigés et mis en
application (procédure technique, fonds de calcul, dossier de validation et fiche de caractérisation).
La méthode de mesure des impuretés étant finalisée, le LCSQA-LNE a pu procéder à l’organisation de la
première campagne d’étalonnage des « air zéro » en bouteille des laboratoires de niveau 2. Dans un souci
d’optimisation du temps et des moyens matériels, il a été demandé à l’ensemble des niveaux 2 d’envoyer
leur bouteille d’air zéro en même temps (Semaine 41). Les sept bouteilles d’air zéro ont donc été analysées
en suivant la procédure développée dans le cadre de cette étude et en mettant en oeuvre le spectromètre
DUAL QC-TILDAS-210 afin de déterminer les concentrations des impuretés NO, SO2, CO et NO2.
Les résultats obtenus lors de cette première campagne organisée en 2012, montrent que tous les « air
zéro » analysés présentent des concentrations en NO, NO2 et SO2 inférieures à 1 nmol/mol et des
concentrations en CO inférieures à 100 nmol/mol ; ces « air zéro » sont donc conformes aux exigences des
normes européennes. Néanmoins, l’air zéro du fabricant Praxair présente une très bonne pureté, puisque
pour tous les composés, les concentrations sont inférieures à 1 nmol/mol. De plus, il semble que pour les
« air zéro N57 POL », la concentration en CO augmente lorsque la pression dans la bouteille diminue.
Enfin, l’air zéro de type « Alphagaz 2 » paraît avoir une pureté équivalente sinon meilleure que celle de l’air
zéro de type N57 POL. Toutefois, ces différentes hypothèses mériteront d’être confirmées ou non lors des
prochaines campagnes d’étalonnage organisées en 2013.