FORMULATION DE CAUSES POTENTIELLES

Pour comprendre l'inversion de la pente de la courbe DO353nm=f(%HEC) au paragraphe

IV.4.1, plusieurs « causes potentielles » peuvent être formulées :

 Cinétique des réactions ralentie en présence de HEC;

On pourrait penser, au premier abord, qu'il était question sur la seconde partie de la courbe DO353nm=f(%HEC) présentée sur la Figure IV.6, d'une limitation par la cinétique des réactions. En effet, l'augmentation de la viscosité pourrait accroître le temps de réaction et ainsi le mélange deviendrait comparativement plus rapide que les réactions. Par conséquent, il se formerait moins d'iode et le milieu serait moins ségrégé. Cependant, dans le cas présent, ce phénomène ne serait pas dû à un ralentissement de la cinétique à partir d'un certain pourcentage massique en HEC, car la cinétique semble inchangée en présence d'HEC d'après

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les résultats obtenus au chapitre III. Malheureusement, ce constat a été mis en évidence dans des conditions de concentrations en réactifs beaucoup plus faibles (cf. chapitre III, au paragraphe III.5) que celles des conditions de mesure du micromélange (cf. paragraphe IV.1.4).

 Forme du mobile d'agitation induisant des macro-hétérogénéités;

Une des causes possibles pourrait être la situation de macromélange imparfait qui induirait un volume réactionnel réduit pour un pourcentage massique strictement supérieur à 0,5 % en HEC du fait de la viscosité qui augmente fortement. Par conséquent, dans ce volume, il y

aurait un défaut stœchiométrique d'ions iodure et iodate et trop d'acide injecté. C'est pour cela

qu'on pourrait former moins d'iode pour HEC 1 %. Ceci sera vérifié au paragraphe suivant en

testant un autre jeu de concentrations en réactifs qui tient compte de l'hypothèse formulée. De plus, des expériences de visualisation du macromélange par les méthodes de décoloration et LIF (cf. chapitre I, au paragraphe I.2.1.2) seront également réalisées pour rendre compte du macromélange à différents pourcentages massiques en HEC dans la cuve agitée au paragraphe IV.6. Cependant, il ne semble pas, à première vue, qu'une limitation par le macromélange puisse expliquer le phénomène observé puisque si c'était le cas, cela provoquerait une surconcentration locale d'acide injecté qui ne serait pas uniquement due au micromélange mais aussi au mauvais macromélange et par conséquent, on formerait davantage d'iode (Guichardon, 1996).

 Rapport de viscosité entre la solution injectée et celle dans la cuve;

Le rapport de viscosité entre la solution d'acide injectée et celle contenue dans la cuve doit avoir un impact sur le micromélange et plus particulièrement sur l'étirement du filet de fluide. Quand on passe de 0,5 % en HEC à 1 %, ce rapport étant divisé par 6, on peut se demander dans quelle mesure cela conduirait à une formation moindre d'iode à 1 %. Jusqu'à présent, la solution injectée est aqueuse mais dans la suite de l'étude, des essais seront réalisés en injectant une solution d'acide visqueuse pour confirmer d'une part que la viscosité de la solution injectée a bien un impact sur le micromélange et pour savoir d'autre part si le phénomène observé sur la Figure IV.6 continue d'exister.

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 Viscoélasticité des solutions HEC-eau pour un pourcentage en HEC supérieur à 0,5 %;

Concernant la viscoélasticité des solutions HEC-eau à partir de 0,5% en masse (cf. chapitre II, au paragraphe II.3.1.2.4), aucune étude de son impact sur le micromélange n'a été réalisée sur ce sujet jusqu'à présent d'après la littérature. Par contre, des travaux montrent l'amélioration du macromélange (Groisman et Steinberg, 2001) ou du transfert de chaleur ou de matière (Traore et al., 2013) avec l'ajout de quelques ppm d'un fluide viscoélastique car on passe du régime laminaire au régime turbulent « élastique » (Groisman et Steinberg, 2000) et (Fardin, 2012). Ainsi, on pourrait supposer que la viscoélasticité améliore le micromélange en modifiant notamment les patrons d'écoulement et que cela induit donc une formation d'iode moins importante quand le pourcentage en HEC augmente. Néanmoins, les solutions HEC-eau ne semblent être que très légèrement viscoélastiques puisqu'on n'a jamais observé d'effet Weissenberg, c'est-à-dire de montée du liquide le long de l'arbre d'agitation en rotation plongé dans une solution HEC-eau. Cette hypothèse ne peut tout de même pas être totalement écartée et une étude devrait être réalisée en présence d'un agent viscosifiant purement élastique comme un fluide de Boger, pour montrer si l'élasticité a une influence sur l'état de micromélange et ainsi confirmer ou non cette hypothèse. L'intérêt des fluides dits de Boger est que, comme leur viscosité est quasiment indépendante de la vitesse de cisaillement, les effets élastiques peuvent être étudiés séparément des effets visqueux (James, 2009). Malheureusement, les fluides dits de Boger sont à l'origine organiques donc ne sont pas a

priori compatibles avec la réaction de Dushman en milieu aqueux d'après leur formulation.

 Changement de régime de la solution de polymère à partir de 0,5% en masse d'HEC :

passage du régime non enchevêtré à enchevêtré.

Pour ce qui est du changement de régime de la solution de polymère, on observe effectivement une cassure de la pente de la courbe représentant la viscosité sur le premier plateau newtonien en fonction du pourcentage en HEC aux environs de 0,5% en HEC liée notamment à l'apparition du comportement pseudo-plastique (cf. chapitre II, Figure II.4). Ainsi, une hypothèse à envisager est que les molécules de réactifs (par l'exemple l'acide injecté) arrivent à se retrouver dans des cavités plus ou moins visqueuses du fait du changement de régime non enchevêtré à enchevêtré. Il faudrait dans ce cas que, dans ces cavités, la viscosité localement soit plus faible à 1% qu'à 0,5% et par conséquent on formerait moins d'iode, ce qui paraît, à première vue, complexe à vérifier.

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Enfin, si aucun des tests réalisés au paragraphe suivant ne permet de valider les différentes causes potentielles énoncées précédemment, une étude approfondie des interactions possibles entre les espèces iodées et l'HEC sera réalisée au chapitre V pour mettre en évidence ou pas l'existence d'une réaction parasite, responsable de la consommation d'iode formé lors de la réaction de micromélange. Ainsi, cela pourrait expliquer pourquoi moins d'iode est formé quand on augmente le pourcentage massique en HEC.

IV.5.2INFLUENCE DE DIFFERENTS PARAMETRES SUR L'EFFICACITE