Dynamique de transfert à une interface liquide/liquide : analyse de
l’évolution de la tension interfaciale
Nom, Prénom : Gassin Pierre-Marie
Responsable CEA : Diat Olivier
Directeur universitaire : Brevet Pierre-François
Université d'inscription : Lyon 1
Laboratoire d’accueil : ICSM
Ecole doctorale : ED 52 « physique et
astrophysique »
Date de début de thèse : 01/09/2010
Master : physique mention « optique, physique
atomique et moléculaire »
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I. Contexte de ces recherches
L’extraction liquide/liquide, développée pour de nombreuses applications industrielles,
reste un processus complexe dont les mécanismes sous-jacents sont encore mal connus. Le
cadre général de ce sujet de thèse concerne la compréhension des phénomènes
interfaciaux au cours d’une extraction liquide/liquide. En particulier, la compréhension des
mécanismes moléculaires qui régissent le transfert d’un ion entre une phase aqueuse et une
phase organique grâce à l’aide d’une molécule lipophile complexante dite molécule
extractante est au cœur de ces études.
Nous avons montré au début de cette thèse l’intérêt d’étudier l’évolution de la tension
interfaciale par la technique de la goutte pendante pour suivre la cinétique de transfert d’une
molécule surfactante, le TritonX-100, à travers une interface liquide/liquide1. Ce type
d’approche permet de connaître la quantité d’espèces adsorbés sur l’interface au cours du
transfert de matière. Afin d’interpréter ces données expérimentales, nous avons alors
développer un modèle théorique numérique de transfert à travers l’interface liquide/liquide2.
Ce modèle prend en compte à la fois le phénomène de transport diffusif dans chaque milieu
volumique et des cinétiques d’adsorption/désorption de chaque coté de l’interface.
Interfacial Tension [mN/m]
Time [s]
a
a
b
b
c
c
d d
e
e
Case I Case II
Time [s]
1
2 1 2
k1ads
k1des k2ads
k2des
diffusion Étape
cinétique
1
2 1 2
k1ads
k1des k2ads
k2des
étape cinétique diffusion
Figure 1 : à gauche, évolution de la tension interfaciale calculée par le modèle lorsque l’étape d’adsorption
dans le milieu 1 est contrôlée par la diffusion et l’étape de désorption dans le milieu 2 est contrôlée par la
cinétique chimique de l’interface. A droite, l’étape d’adsorption dans le milieu 1 est contrôlée par la
cinétique chimique de l’interface et l’étape de désorption dans le milieu 2 est contrôlée par la diffusion.
Les différentes couleurs a,b,c,d,e) correspondent à diverses valeurs du coefficient de partage du surfactant
entre la phase aqueuse et la phase organique.