Soutenance de thèse de Khac Long NGUYEN

La corrélation entre les propriétés structurales des matériaux et les propriétés de transport d’un fluide à travers les matériaux poreux intervient dans de nombreux procédés en physique, chimie, géologie et ingénierie. Les propriétés telles que la porosité et la distribution de taille de pore ne reflètent pas la complexité du réseau poreux qui consiste en un réseau de pores interconnectés irrégulier et de différentes sections. La complexité est décrite par un paramètre appelé naturellement la tortuosité. Les tortuosités de silices de différentes morphologies (particules poreuses, particules de type cœur-coquille et monolithe) ont été déterminées par des mesures électriques et par chromatographie liquide. En chromatographie liquide la tortuosité intraparticulaire est calculée à partir du coefficient de diffusion effectif de polystyrènes déterminé à partir de l’élargissement des pics obtenus en mode dynamique et en mode statique en conditions non-adsorbantes avec le solvant tétrahydrofurane (THF). La iffusion turbulente par le toluène et une série de polystyrène est considérée comme variable en fonction de la taille moléculaire. Le transport de polystyrènes à travers les silices en conditions adsorbantes a également été étudié en modifiant le solvant. En conditions adsorbantes, avec un mélange de THF et d’heptane, pour un polymère de taille donné, plusieurs pics sont obtenus en raison de la polydispersité du polystyrène. L’adsorption augmente avec la masse molaire du polystyrène. La diffusion de surface diminue lorsque le facteur de rétention augmente. Des approches expérimentales complémentaires comme les isothermes d’adsorption, la caractérisation par porosimétrie au mercure et la détermination de la tortuosité par des mesures électriques sont utilisées pour modéliser les propriétés de transport.

The correlation of the structural parameters with the transfer properties of a fluid through a porous media is a significant subject in physics, chemistry, geology, and engineering. The architectural parameters such as porosity and pore size distributions do not reflect the complexity of most porous networks that consist of labyrinths of interconnected pores with irregular shapes and cross-sections. This complexity is described by an adjustable parameter very naturally called tortuosity. The tortuosities of different porous silica types in the fully porous particle, core-shell, and monolith forms are determined by electrical measurements as well as by the analysis of the peak shape of chromatographic probes. In the latter case, the tortuosity inside the silica particles is calculated from effective diffusion coefficient determined by modeling the chromatographic peak broadening obtained either in dynamic conditions or in static condition under non-adsorbing conditions with the solvent of THF. Eddy diffusion of toluene and a series of polystyrenes is seen variable to the molecular size. The transport of polystyrenes through silica columns has also been studied in adsorbing conditions by changing the solvent. With the mixture of n-Heptane and THF, one obtains not only one peak which is due to polydispersity of the polystyrenes. In fact, the adsorption increases with the molecular weight of the polystyrenes. The surface diffusion of polystyrene decreases with an increase in the retention factor. Experimental complementary approaches such as measurements of adsorption isotherms, Hg porosimetry and determination of the tortuosity by electrical measurements are used together with the modeling of transport during this study.