Une réaction chimique pour le mélange

par Emilie Guilbert

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Emmanuel Villermaux et de Christophe Bernard Alphonse Almarcha.

Soutenue le 13-07-2020

à Aix-Marseille , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences pour l'Ingénieur : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique (Marseille) , en partenariat avec Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors Equilibre (IRPHE) (Marseille) (laboratoire) .

Le président du jury était Karine Loubière.

Le jury était composé de Bloen Metzger.

Les rapporteurs étaient Tanguy Le Borgne, Anne De Wit.

mots clés

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• Mécanique des fluides
• Chimie physique et théorique
• Cinétique chimique
• Réactions chimiques

Résumé

Ce manuscrit aborde le problème du mélange réactif en tirant profit d'une réaction chimique qui, à partir de deux réactifs transparents dans l'eau (Fluorescine et Ferricyanure de Potassium), crée un produit fluorescent permettant ainsi de réaliser des mesures quantitatives de concentrations en produit. Un deuxième avantage de cette réaction d'ordre deux est qu'elle possède une cinétique ajustable dépendant de la concentration en réactifs, de la température, du pH, ainsi que de la viscosité de la solution. Une démarche progressive s'appuyant sur diverses expériences a été adoptée: nous commençons par la caractérisation complète de la réaction chimique, puis nous poursuivons par l'étude des problèmes de diffusion-réaction, et enfin de réaction-diffusion-advection lorsque le substrat est en mouvement

mots clés

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Résumé

This thesis tackles the problem of reactive mixing by taking advantage of a new chemical reaction between two transparent reactants producing a fluorescent product in water. The kinetic of this second order reaction can be adjusted by varying reactants concentration, temperature, pH and viscosity of the substrate. A stepwise approach based on a variety of experiments has been adopted: we start with the complete characterization of the chemical reaction, then we continue with the study of diffusion-reaction problems, and finally we investigated the interplay between diffusion,advection and reaction when the substrate is in motion