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Méthodes de mesure des propriétés de structure d’un matériau poreux au cours de transformations physico-chimiques Mariem Kacem

Description

Directeur :
Gilles Flamant
Date de début :
02/09/2002
Date de fin :
14/12/2005
Résumé
La compréhension et la maîtrise des procédés de transformations des matériaux poreux passe par la connaissance de l’évolution des propriétés physico-chimiques et thermiques au cours des transformations subies. La détermination de ces propriétés est plus réaliste lorsqu’elle est effectuée « in-situ » c’est-à-dire en cours de transformation. Dans ce travail, nous avons développé des dispositifs de mesure des propriétés structurales des solides « in-situ ». Ces dispositifs se basent sur le principe de traçage par gaz neutres. Une expérience de chromatographie gazeuse inverse nous a permis de réaliser un choix des échantillons à caractériser (billes de verre et hydroxyapatite) et des gaz de traçage (argon et azote) de façon à ce qu’il n’y ait pas de phénomènes d’adsorption. Avec le premier dispositif expérimental, nous avons réalisé le traçage sur un lit fixe constitué de particules de billes de verre, à température ambiante. Un modèle de l’écoulement des gaz neutres à travers le milieu poreux est réalisé suivant l’équation de convection diffusion. Par une méthode d’identification paramétrique comparant la concentration expérimentale du gaz à la sortie du lit à celle calculée par le modèle, nous avons déterminé la porosité et la tortuosité du lit de particules. Des prises de pression en amont et en aval de la cellule permettent, par l’application de la loi de Darcy, de déterminer la perméabilité du lit. Une application de cette méthode est aussi possible pour des lits de particules qui subissent des transformations physico- chimiques, mais uniquement dans le cas où les dimensions du lit ne changent pas. Le deuxième dispositif expérimental a permis le suivi « in-situ » des propriétés structurales au cours de transformation de l’échantillon. Le dispositif étudié est constitué d’un réacteur sphérique contenant un solide poreux sphérique d’hydroxyapatite mélangée avec une solution de glycérol. Le réacteur n’est pas en contact avec l’échantillon, dont les dimensions peuvent légèrement changer. Une identification paramétrique est aussi utilisée pour la détermination de la porosité et de la diffusivité effective de l’échantillon. Le modèle direct se base sur la fonction de transfert d’un réacteur parfaitement mélangé contenant un milieu poreux. L’évaporation de l’eau puis du glycérol contenus dans le solide a ensuite été réalisée. La porosité et le coefficient de diffusion effective ont pu être déterminés « in-situ » pour cette expérience atteignant une température de 573K.
Type de financement :
Autre financement public national
Laboratoire :
Laboratoire de Génie des Procédés et solides Divisés UMR 2392,
Entreprise(s) partenaire(s) :
École doctorale :
Ecole Doctorale Energie et Environnement
Lien
Cette thèse est en cours.

Mot(s)-clé(s)

  • Environnement