Génie des interactions physico chimiques :<br />Applications à la transformation de la matière molle - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Hdr Année : 2006

Engineering of surface interactions: Applications to the transformation of the soft matter

Génie des interactions physico chimiques :
Applications à la transformation de la matière molle

Patrice Bacchin

Résumé

The work presented in this thesis for the French degree of Habilitation à Diriger des Recherches is on the border between soft-matter physics and chemical engineering and uses physics to develop and give a scientific basis to new concepts and tools for the engineer. In the case of membrane colloid filtration which constitutes the major part of this work, the tool developed is the concept of critical flux which allows filtration operating conditions to be defined that are critical in terms of fouling reversibility. The model developed in this work relates the appearance of irreversible deposits on membranes to phase transitions occurring in colloidal dispersions because of inter-particles interactions. Various concepts are developed, on the one hand experimental and practical (with the determination of critical filtration conditions in dead-end and cross-flow filtration and their use in optimizing process operation) and on the other theoretical (with modelling of the phase transitions and the simulation of fouling development in the process). The theoretical concepts developed, based on the way the interactions affect the accumulation of matter, unify different descriptive models (cake filtration law, concentration polarization) using a single approach. Taking into account the complexity generated in the process of filtration by the physicochemical interactions ultimately simplifies the description of fouling. From a wider viewpoint, these studies and the prospects associated should contribute to developing a new branch of chemical engineering: the engineering of physico-chemical interactions.
Les travaux présentés dans ce mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches se situent à la frontière entre la physique de la matière molle et le génie chimique et se nourrissent de la physique pour développer et donner des fondements scientifiques à de nouveaux concepts et outils pour l'ingénieur. Dans le cas de la filtration membranaire de colloïdes qui constitue la plus grand part de ces travaux, l'outil développé est le concept de flux critique qui a permis de définir des conditions opératoires de filtration critiques par rapport à la réversibilité du colmatage. La modélisation développée dans ces études a relié l'apparition de dépôts irréversibles sur les membranes aux phénomènes de transitions de phase dans les dispersions colloïdales contrôlés par la présence d'interactions physico-chimiques inter-particulaires. Les différentes études ont permis de développer à la fois des concepts expérimentaux et pratiques (avec la détermination de conditions critiques en filtration frontale et tangentielle et leur utilisation afin de conduire de façon optimale le procédé) et des concepts théoriques (modélisation des transitions de phase et simulation de l'impact des interactions sur le développement du colmatage dans le procédé). Les concepts théoriques développés, basés sur la description de l'effet des interactions sur l'accumulation de matière, ont permis d'unifier des modèles de description différents (loi de filtration sur gâteau, polarisation de concentration) à partir d'une approche unitaire. La prise en compte de la complexité générée par les interactions physico-chimiques dans le procédé de filtration simplifie au final la description du colmatage. De façon plus large, ces études et les perspectives qui y sont associées devraient contribuer à développer une branche du génie du procédé parallèle au génie de la réaction chimique : le génie des interactions physico-chimiques.
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tel-00143590 , version 1 (26-04-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00143590 , version 1

Citer

Patrice Bacchin. Génie des interactions physico chimiques :
Applications à la transformation de la matière molle. Génie des procédés. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2006. ⟨tel-00143590⟩
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