Thèse soutenue

Analyse des propriétés morphologiques d'agrégats de latex générés en réacteurs agités ou réacteurs à hydrodynamique contrôlée

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Auteur / Autrice : Ali Hamieh
Direction : Christine FrancesAlain Liné
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des Procédés et de l'Environnement
Date : Soutenance le 10/04/2024
Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
Partenaire(s) de recherche : Etablissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national polytechnique (Toulouse ; 1969-....)
Laboratoire : Laboratoire de génie chimique (Toulouse ; 1992-....)
Jury : Président / Présidente : Éric Schaer
Examinateurs / Examinatrices : Christine Frances, Alain Liné, Pascal Ginisty, Aline Couffin
Rapporteurs / Rapporteuses : Julien Laurent, Ana Alexandra Dos Santos Nicolau Esteves Cameirão

Mots clés

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Résumé

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Une application industrielle particulière qui intéresse la société ARKEMA est ciblée dans ce travail de thèse. Il s’agit de l’agrégation de latex de type coeur-coquille dont la production constitue un véritable enjeu économique et sociétal. Celle-ci est réalisée dans une cascade de réacteurs agités alimentée par une suspension de nanoparticules de latex dans des conditions spécifiques. L'objectif de ce travail est de mieux comprendre les phénomènes en jeu au cours du processus d'agrégation de nanoparticules de latex de copolymères de type coeur-coquille, produits par ARKEMA, qui impactent la taille, la forme et la structure des agrégats formés. Plus spécifiquement, l’étude vise à analyser l’effet des conditions hydrodynamiques sur l’évolution des propriétés morphologiques au cours du procédé d’agrégation pour des concentrations en solide variables, allant de conditions relativement diluées à denses afin de s’approcher des conditions industrielles. Dans une première partie du travail de thèse, le procédé batch de coagulation/agrégation du latex a été reproduit à l’échelle du laboratoire et des expériences d'agrégation ont été réalisées dans des conditions similaires aux conditions industrielles d’agrégation des particules de latex. Ces expériences ont permis d'analyser l'effet des conditions physico-chimiques (pH, température, concentration solide, …) et hydrodynamiques (vitesse de l’agitateur) sur les propriétés des agrégats (distribution de taille et de forme des agrégats). Dans une deuxième partie de la thèse, une maquette froide reproduisant la géométrie (cuve et mobile d'agitation) des réacteurs industriels a été conçue et l’analyse expérimentale de l’hydrodynamique du réacteur a été réalisée par PIV (Particle Image Velocimetry) en vue d'acquérir les champs de vitesse instantanée puis d'effectuer un traitement statistique des données. Enfin, des expériences d'agrégation de latex sous différentes conditions ont été conduites dans cette cuve agitée ainsi que dans un dispositif de Taylor-Couette en associant une acquisition des images d'agrégats en cours d'expériences. Le traitement des données a permis la détermination des distributions de taille et de forme des agrégats au cours du temps