Thèse soutenue

Flottation de l'argile pour la décontamination radioactive des terres

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Auteur / Autrice : Julie Chapelain
Direction : Davide BeneventiSylvain Faure
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique des fluides Energétique, Procédés
Date : Soutenance le 08/11/2016
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (France). Direction des énergies (Gif-sur-Yvette) - Laboratoire de génie des procédés pour la bioraffinerie, les matériaux bio-sourcés et l’impression fonctionnelle (Grenoble, Isère, France ; 1995-....)
Jury : Président / Présidente : Alain Cartellier
Examinateurs / Examinatrices : Marc Messalier
Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Pitois, Pascal Guiraud

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Après un accident nucléaire tel que Fukushima en 2011, le césium 137 radioactif est transporté de l’atmosphère vers le sol par l’eau de pluie. Les argiles sont des espèces minérales finement divisées (1-100 µm) naturellement présentes dans les sols qui sont connues pour leurs propriétés adsorbantes sélectives et irréversibles vis-à-vis des ions Cs. L’objectif de la thèse est d’explorer la faisabilité d’un procédé, appelé flottation, pour l’extraction sélective des fines particules d’argile contaminée afin de réduire le volume de terres à stocker. La flottation consiste à séparer les espèces en fonction de leurs propriétés de surface. Les particules les plus hydrophobes sont collectées par les bulles d’air et transportées dans la mousse tandis que les particules hydrophiles restent en suspension. Des tensioactifs cationiques sont employés pour s’adsorber de façon sélective à la surface des argiles et augmenter leur degré d’hydrophobie. L’argile illite et le tensioactif TTAB de type bromure d’ammonium ont été sélectionnés pour l’étude. Les propriétés des suspensions d’illite/TTAB ont été déterminées (granulométrie, potentiel zêta…). Les mousses ont ensuite été étudiées à l’échelle laboratoire. Nous avons montré que les particules d’argile avaient bien un effet stabilisant sur la mousse. Par ailleurs, une sélectivité pour les fines particules (3 µm) est observée dans les mousses. La 2nde partie du travail a consisté à contribuer au développement d’une colonne de flottation fonctionnant en continu et à réaliser des essais sur le système illite/TTAB. L’influence des paramètres de concentration et de granulométrie de l’argile, de concentration en TTAB et de débit d’air sur les rendements d’extraction et les propriétés drainantes de la mousse a été étudiée. Grâce à cette étude, deux paramètres de transport ont été dissociés et extraits : la constante de flottation vraie et le coefficient de drainage qui sont ensuite employés pour une étude de dimensionnement de colonne de flottation industrielle.