Thèse soutenue

Modélisation de l'adsorption et du transport des surfactants en milieu poreux : influence de la thermodynamique et de la cinétique de l'adsorption

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Auteur / Autrice : Zaineb Zaafouri
Direction : Benoît Coasne
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique appliquée
Date : Soutenance le 06/11/2020
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (Grenoble)
Jury : Président / Présidente : Élise Lorenceau
Examinateurs / Examinatrices : Benjamin Rotenberg
Rapporteurs / Rapporteuses : Joelle Aubin, Flor Siperstein

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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L'adsorption des tensioactifs se caractérise par un comportement complexe lié aux interactions latérales et à la formation des agrégats de surface. Dans cette thèse, un nouveau modèle est proposé ; celui-ci utilise des rapports d'adsorption-désorption dépendants de la concentration permettant de considérer l'adsorption entravée ou facilitée et intègre un paramètre de tassement servant à caractériser les objets agrégés. Ce modèle a été validé par rapport à des données expérimentales et a démontré son intérêt physique en obéissant à l'approximation quasi-chimique. L'étude numérique de l'interaction entre l'adsorption et le transport est d'un intérêt important pour l'industrie. Dans ce travail, nous effectuons une série de simulations numériques en utilisant le schéma LBM-TRT pour modéliser le transport de traceur passif et adsorbant dans une structure simple et complexe. Les résultats de la modélisation en géométrie de plaques parallèles ont montré que l'adsorption de Henry entraîne un déplacement plus important; et conduit à une sur-adsorption lorsque le rapport adsorption-désorption est élevé. Alors que pour le modèle de Langmuir, les résultats ont montré l'importance de la valeur de la concentration initiale. Une forte valeur conduit à changer les régimes de transport, en introduisant un régime de dispersion de Taylor intermédiaire, avant d'atteindre le régime de dispersion lié à l'adsorption. Par ailleurs, les résultats obtenus dans la géométrie poreuse ont montré que le transport dans cette géométrie est fortement affecté par l'hétérogénéité de la structure ; elle met en évidence un régime de dispersion non stationnaire. De plus, l'adsorption entraîne une diminution de la variance de déplacement en raison de l'adsorption dans la direction x. Grâce à la saturation de surface, le modèle d'adsorption de Langmuir donne plus de molécules dispersées que le modèle d'adsorption de Henry.