Coalescence dans des systèmes physico-chimiques complexes

Statut
pourvu

Même si les phénomènes de coalescence interviennent dans de nombreux procédés industriels, la description de leur mécanisme fait toujours débat. Ces phénomènes sont importants à comprendre car ils contrôlent la stabilité et les propriétés finales de matériaux divisés (émulsions, mousses) et concernent ainsi beaucoup d’applications : cosmétique, agroalimentaire, énergie, biotechnologies etc. La coalescence joue également un rôle majeur dans le traitement des eaux. C’est en effet le mécanisme clé permettant la séparation liquide/liquide dans les procédés de dépollution par méthodes gravitaires. En contexte de récupération assistée des hydrocarbures, la coalescence peut être en outre lourdement impactée par la présence résiduelle de polymères et de tensioactifs. L’objectif de la thèse est de comprendre les mécanismes de coalescence dans des systèmes physico-chimiques complexes. Trois configurations seront investiguées : la coalescence goutte/goutte, la coalescence goutte/interface et l’hétérocoalescence goutte/bulle (cas de la flottation). Dans chaque cas, se succèdent les étapes de drainage et de rupture du film mince séparant les deux entités. Ces étapes font intervenir des forces hydrodynamiques et des forces moléculaires à différentes échelles entre des interfaces viscoélastiques. Leur influence relative sera étudiée à l’aide de formulations spécifiques pour différentes salinités, phases organiques, polymères hydrosolubles et tensioactifs. Cela permettra d’observer l’influence de la composition sur les interfaces et le drainage de films minces. Les interfaces seront caractérisées par tensiométrie et rhéologie interfaciale. Les propriétés d’écoulement des films minces seront mesurées par rhéologie classique et par outils microfluidiques. Un montage dédié permettra de filmer le drainage goutte/interface à l’aide d’une caméra rapide et de mesurer les temps d’induction des films minces mis en œuvre. Leurs épaisseurs seront évaluées par interférométrie. Des mesures à l’échelle macroscopique faisant intervenir de la coalescence seront menées sur des systèmes complexes sélectionnés parmi les formulations testées. Il s’agira essentiellement d’essais de flottation dans une colonne de laboratoire pour la coalescence goutte/bulle et d’essais de centrifugation ou de tests métiers (bottle tests, jar tests) pour la coalescence goutte/goutte. Ces essais viseront à démontrer l’impact des phénomènes à petite échelle sur le comportement macroscopique de ces systèmes.
Les résultats expérimentaux obtenus contribueront à l’élaboration de modèles physiques de la coalescence.

Mots clefs: coalescence, interfaces, rhéologie, polymères, tensioactifs

  • Directeur de thèse    Dr, HDR, DALMAZZONE Christine IFPEN
  • Ecole doctorale    ED 388
  • Encadrant IFPEN    Dr, HENAUT Isabelle isabelle.henaut@ifpen.fr
  • Localisation du doctorant    IFPEN Rueil-Malmaison FRANCE
  • Durée et date de début    3 ans, début au plus tôt le 1er Novembre 2020 
  • Employeur    IFPEN Rueil-Malmaison FRANCE
  • Qualifications    Master 2 ou école d’ingénieur en sciences physiques, chimiques, formulation ou génie des matériaux
  • Connaissances linguistiques    Bonne maîtrise du français souhaitable, anglais indispensable
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Encadrant IFPEN 
Dr, HENAUT Isabelle
Texte libre

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