n° 383 - avril 2000

Des scientifiques du Laboratoire d'analyse des interfaces et de nanophysique (LAIN)* ont mis au point une méthode** de mesure en ligne des paramètres liés aux échanges chimiques entre deux phases, l'une continue et l'autre dispersée. Ce procédé est fondé sur la réalisation d'un capteur qui permet de focaliser les ondes acoustiques se propageant dans la phase continue et se réfléchissant sur les gouttes de la phase dispersée. Ainsi, il est possible de mesurer la vitesse des ondes dans la phase continue. Une demande de brevet est en cours.

Les dispositifs du type mélangeur, décanteur, contacteur, centrifuge ou colonne pulsée sont destinés à séparer des éléments en solution dans des émulsions. Des transferts de matière peuvent s'opérer entre une phase liquide dite continue et une phase dispersée liquide, solide ou gazeuse. Dans le cas de l'extraction liquide-liquide***, le pourcentage volumique de gouttes présentes dans l'émulsion conditionne l'efficacité du transfert. Jusqu'à présent, il ne pouvait être déterminé qu'après prélèvement d'échantillon.

Avec ce capteur, il n'est plus nécessaire de procéder à des prélèvements. L'analyse se fait donc "in situ". De plus, on peut également mesurer les impédances**** acoustiques des deux milieux et observer l'évolution de la densité de la phase continue localement ou sur toute une zone de l'émulsion si l'on dispose de plusieurs capteurs de ce type. Le suivi des vitesses et de la densité permettent à chaque instant de quantifier la cinétique des échanges entre les deux phases.

Avec des méthodes de caractérisations complémentaires, les informations obtenues par ce procédé de mesure permettront de plus de quantifier le pourcentage volumique de la phase dispersée, le nombre de gouttes, leur dimension moyenne et leur vitesse de déplacement. D'autre part, étant donné la nature et la fréquence des ultrasons, les liquides testés peuvent être optiquement opaques et le spectre des dimensions des gouttes beaucoup plus large qu'il ne pourrait l'être lorsqu'on le caractérise par des méthodes optiques traditionnelles.

* CNRS-Université Montpellier 2.

** Collaboration entre le CNRS, la COGEMA, le CEA et l'Université Montpellier 2.

*** L'extraction liquide-liquide est une opération qui permet la séparation d'un ou plusieurs constituants par l'utilisation de leur distribution inégale dans deux liquides pratiquement non-miscibles.

**** L'impédance traduit le comportement du courant dans un circuit alimenté par une différence de potentiel. C'est la généralisation de la notion de résistance à tous les circuits électriques.

Figure : Utilisation d'un capteur ultrasonore focalisant. Schéma de principe de la mesure.