Moussabilité des mélanges d’huiles - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2018

Foamability of oil mixtures

Moussabilité des mélanges d’huiles

Résumé

Knowing that the Marangoni effect plays a major role in stabilizing foams produced without surfactant, we have developed an innovative setup in order to study quantitatively Marangoni flows at the surface of a liquid. Moreover, this experiment provides an experimental tool that can detect the presence of surface active agents at liquid/gas interfaces with a high sensitivity. In parallel, we have studied the foamability of binary mixtures of alkane and toluene. Indeed, even though these oils taken separately do not foam, the binary mixture can have a high foamability. In fact, the proportion of the two species at the liquid/gas interface is not the same because the sites at the surface do not have the same energies than the sites in volume. A modification of the thickness of a liquid film composed of a binary mixture would result in a modification of the ratio of the number of sites accessible by molecules surface-to-volume. Such a thinning is thus disadvantaged. Finally, we have studied the foamability of model systems of crude oil, namely solutions composed of asphaltenes dispersed in oil mixtures. Asphaltenes are endogenous colloidal species of crude oils with well-known interfacial properties at water/oil and solid/oil interfaces. Using the setup developed to study the Marangoni effect, we have shown that at concentrations not exceeding 5wt% of asphaltenes, the latter do not adsorb significantly at oil/gas interfaces. However, we demonstrate that the stability of the alkane/toluene foams is increased by the presence of asphaltenes: we suggest that this effect results from the osmotic pressure induced in the liquid films by the colloidal aggregates of asphaltenes.
Parmi les effets stabilisant les mousses produites sans espèces tensioactives, les écoulements Marangoni jouent un rôle important. Nous avons donc mis au point une expérience permettant d’étudier ces écoulements et permettant de tester avec une grande sensibilité l’adsorption d’espèces à une interface liquide/gaz. Nous nous sommes ensuite intéressés à la moussabilité des mélanges binaires d’huiles, en l’occurrence les mélanges alcane/toluène. Même si ces espèces prises séparément ne moussent pas, le mélange des deux peut présenter une moussabilité importante. En effet, dans les mélanges considérés, la proportion des deux espèces à l’interface avec l’air n’est pas la même que celle dans le volume du mélange, les sites à l’interface liquide/gaz n’ayant pas les mêmes énergies que les sites en volume. Une modification de l’épaisseur d’un film liquide, qui se traduirait par une modification du rapport du nombre de sites accessibles par les molécules surface sur volume, est ainsi défavorisée. Enfin, nous avons étudié la moussabilité de systèmes modèles du brut contenant des asphaltènes qui sont des espèces colloïdales endogènes des bruts présentant des propriétés interfaciales connues aux interfaces eau/huile et solide/liquide. En utilisant le montage développé pour étudier l’effet Marangoni, nous démontrons qu’aux concentrations inférieures à 5wt% les asphaltènes ne s’adsorbent pas significativement aux interfaces liquide/gaz. Toutefois, nous montrons que la stabilité des mousses de mélange d’huiles est accrue par la présence d’asphaltènes : nous suggérons que cet effet résulte de la pression osmotique induite dans les films liquides par les agrégats colloïdaux d’asphaltènes.
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Dates et versions

tel-02946262 , version 1 (23-09-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-02946262 , version 1

Citer

Mélanie Arangalage. Moussabilité des mélanges d’huiles. Matière Molle [cond-mat.soft]. Sorbonne Université, 2018. Français. ⟨NNT : 2018SORUS128⟩. ⟨tel-02946262⟩
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