Modélisation numérique des mécanismes des matériaux poreux

Abstract

Un modèle d'ultrafiltration tangentielle basé sur l'équation de convection-diffusion générale exprimée en coordonnées cartésiennes a été développé. Deux cas de colmatage ont été étudiés, le colmatage par formation d’une couche de polarisation de concentration et colmatage par adsorption. En plus de la résistance hydraulique de la membrane, une résistance secondaire due à la formation d’une couche limite à la surface de la membrane a été étudiée. Dans notre étude, nous avons réalisé une étude numérique de phénomène de colmatage durant l’ultrafiltration tangentielle d’un écoulement chargé aux particules de la bentonite. La réalisation de cette étude comporte deux étapes principales: la première correspond à la préparation des échantillons de la bentonite. Ce matériau ainsi obtenu, dit montmorillonite a été étudié du point de vue structurales et des propriétés physico-chimique.D’autre part, la deuxième étape correspond à la simulation numérique du phénomène de colmatage. Les échantillons d’argile ont été caractérisés par DRX, analyse XRF, FTIRetune caractérisation physico-chimique. Les analyses DRX ont révélé une composition minéralogique. Cette dernière a été confirmée par l’analyse EDX et FTIR. Les résultats obtenus par simulation numérique du développement de la couche de polarisation sur la surface de la membrane montrent que, la concentration du soluté à la surface augmente rapidement avec l’augmentation du temps jusqu’à atteindre une valeur constante, cela peut être expliqué par le développement des couches dispersées dans la solution. D’autre part, les valeurs du flux de perméat diminuent avec le temps jusqu'à l’état stationnaire.Deux principaux facteurs contrôlant le flux de perméat dans l’ultrafiltration tangentielle: la polarisation de concentration et l’adsorption. Les effets de la pression transmembranaire, de la concentration de soluté et de la vitesse d’alimentation sur le flux de perméat ont été étudiés.