Etude de l'agrégation de particules solides en milieu non mouillant. Interprétation et modélisation

A study of solid particles aggregation in a non-wetting medium : interpretation and modelling.

• Auteur / Autrice : Patrick Cugniet
• Direction : Frédéric Gruy, Michel Cournil
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE

Mots clés

Mots clés contrôlés

Particules (matière)

Néphélométrie et turbidimétrie

Modèles mathématiques

Granulométrie

Silice

Agrégation (chimie)

Résumé

La compréhension des mécanismes d'agrégation de particules solides en milieu non mouillant revêt une grande importance dans de nombreuses disciplines scientifiques. Pour réaliser cette étude, le système modèle retenu est constitué de particules de silice rendues hydrophobes plongées dans un mélange eau - éthanol. Etant donné le caractère fragile des agrégats, l'agrégation se devait d'être étudiée in-situ ce qui a pu être réalisé grâce a un capteur turbidimétrique développé au laboratoire. Pour connaître la taille finale et la morphologie des agrégats, d'autres méthodes ont également été utilisées ce qui a permis de confronter les résultats entre eux. L'influence de différents paramètres sur l'agrégation ont ensuite été étudiés telles que la vitesse d'agitation, la mouillabilité, la présence ou non d'un milieu désaéré, l'injection de bulles. La modélisation des phénomènes d'agrégation - fragmentation utilise l'approche des bilans de populations et prend en compte l'hydrodynamique de la suspension ainsi que les aspects physico-chimiques propres à la non mouillabilité. L'un des points les plus importants qui ressort de cette étude concerne la diminution de la fragmentation due à la présence de ponts gazeux entre les particules solides plongées dans un milieu liquide non mouillant.

The understanding of solid particles aggregation mechanisms in a non wetting medium is of great importance in many scientific fields. To study it, a model system is used ; it is composed of hydrophobic silica particles in a water - ethanol mixture. Since the aggregates are fragile, aggregation had to be studied in-situ. This was possible thanks to a "laboratory-made" turbidimetric sensor. To know the aggregates' final size and morphology , other methods have also been used and their respective interest or validity determined. The influence of various parameters on aggregation have been studied, such as stirring speed, wettability, presence or not of gas, bubble injection. . . The modelling of aggregation - fragmentation phenomena takes place in the framework of a population balance (validated by experimental particle sizing) and accounts for the hydrodynamics of the suspension as well as the physicochemical aspects of the non wetting medium. One of the most important points which comes out from this study is a reduction of fragmentation due to the presence of gas bridges between the solid particles in a non wetting liquid.