Interfaces liquides / liquides actives : apport de l’optique non linéaire et de la tensiométrie

Active Liquid/liquid Interfaces : contributions of non linear optics and tensiometry

• Auteur / Autrice : Pierre-Marie Gassin
• Direction : Pierre-François Brevet, Olivier Diat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 21/06/2013
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon (1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Lumière Matière
• Jury : Président / Présidente : Thierry Biben
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Diat, Jerzy Zając, Stéphane Bourg
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Pimienta, Vincent Rodriguez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tension superficielle

Génération de second harmonique

Optique non linéaire

Interfaces liquide-liquide

Mots clés libres

Interfaces liquide/liquide

Génération de second harmonique

Extraction liquide/liquide

Optique non linéaire

Tension interfaciale

Surfactants

Extractants

Chromophores

Liquid/liquid interface

Second harmonic wave-generation

Liquid-liquid extraction

Non-linear optics

Interfacial tension

Tensioactif

Extractants

Chromophores

Résumé

Dans le cadre de la séparation sélective pour le traitement et la valorisation des combustibles nucléaires usés, l’extraction liquide/liquide est largement utilisée au niveau industriel. Néanmoins, ce procédé est encore mal compris en ce qui concerne les phénomènes physico-chimiques qui se produisent à l’interface liquide/liquide. Ce travail porte sur la compréhension de la dynamique de l’interface liquide nanométrique durant le transfert d’une espèce entre une phase aqueuse et une phase organique. Deux techniques expérimentales ont principalement été utilisées: la mesure de tension interfaciale et l’optique non linéaire. Ce travail a également donné lieu au développement d’un modèle numérique de dynamique de transfert de phase prenant en compte à la fois des phénomènes de transport diffusif proche de l’interface et une cinétique chimique sur l’interface décrivant les processus d’adsorption/désorption. Des systèmes modèles constitués de molécules surfactantes et/ou chromophores et/ou complexantes ont été étudiés aux interfaces air/liquide et liquide/liquide. L’adsorption/désorption, l’agrégation en surface, la complexation d’ion à une interface liquide et la structuration des systèmes ont ainsi pu être étudiées tant d’un point de vue des états d’équilibre que de la dynamique. Enfin, ces études ont été appliquées à un système d’intérêt industriel utilisé dans le procédé de dépollution DIAMEX

Liquid-liquid extraction processes are widely used in the industrial fields of selective separation. Despites its numerous applications, the microscopic mechanisms which occur during a liquid liquid extraction processes are really unknown specially at the liquid/liquid interface. Thus, this work deals on the understanding of the phenomena which drive the mass transfer across a liquid/liquid interface. Two experimental techniques were used in this work: dynamic interfacial tension measurement and non-linear optical experiments. Along with the use of this experimental approach, a numerical model describing the mass transfer dynamic has been developed. This model works under the assumption that both diffusion and a chemical step describing adsorption and desorption processes contribute to the global transfer kinetics. Model systems of surfactant molecules, chromophore molecules and complexing molecule were investigated at liquid/liquid and air/liquid interface. Interfacial phenomena like adsorption, surface aggregation and ion complexing were studied. Finally, the methodology developed in this work was applied to studied an extractant molecule with potential industrial application