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Etude physico-chimique du procédé de dispersion des poudres libres et agglomérées en milieu liquide

Goalard, Carol (2005) Etude physico-chimique du procédé de dispersion des poudres libres et agglomérées en milieu liquide.

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Abstract

La dispersion de poudres en milieu liquide est un procédé largement utilisé dans les industries de procédé et dans la vie de tous les jours. Il s'agit disperser rapidement et de façon homogène une poudre dans un liquide où la qualité de la dispersion va définir la qualité du produit final. Afin d'optimiser le procédé, l'influence des paramètres améliorant et limitant la dispersion des poudres en milieu liquide est étudiée afin de qualifier et de quantifier l'impact de différents paramètres sur les cinétiques de dispersion. Le processus de dispersion peut être scindé en trois étapes, adhésion, immersion et étalement, pour mieux appréhender la mise en jeu de différents aspects énergétiques. Ceux-ci pourraient s'exprimer en fonction de l'énergie interfaciale solide-liquide, l'énergie de surface du solide et l'énergie d'agitation à mettre en oeuvre pour disperser Pour caractériser la dispersion (vitesse de dispersion et quantité de produit dispersé) un capteur à fibre optique a été utilisé. Cette technique expérimentale a permis de déterminer l'influence de différents paramètres : granulométrie, surface spécifique et concentration des particules, tension de surface du liquide, puissance d'agitation à laquelle le liquide est soumis. L'étude expérimentale est largement basée sur le talc, choisie pour sa large utilisation, son hydrophobie, son inertie. Les propriétés de ce solide pulvérulent et hétérogène sont quantifiées par une grande gamme de méthodes de laboratoire et en particulier en ce qui concerne l'énergie de surface. L'importance de la mise en forme du poudre est examinée car l'agglomération des poudres permet d'augmenter leur poids et donc d'améliorer le passage de l'interface gaz / liquide. De la même façon, la diminution de la surface des particules est facteur améliorant la dispersion et des additifs facilitant la dispersion peuvent être ajoutés. Deux techniques ont été mises en place : la granulation en mélangeur granulateur à haut cisaillement et une technique innovante de l'atomisation lyophilisation. Cette dernière méthode permet d'avoir des particules sphérique, poreuse, rapidement et totalement dispersable en milieu liquide. La gamme de tension de surface du liquide, de puissance d'agitation, et de granulométrie optimale pour l'optimisation du procédé ont ainsi pu être mis en évidence. ABSTRACT : The dispersion of powders in liquids is a process widely used in industry and in every day life.The requirement for an efficient process is to disperse a powder in a liquid rapidly and uniformly where the quality of the dispersion will define the quality of the final product. The optimisation of the process requires knowledge of the influence of the parameters aiding or limiting the dispersion of powders in liquids, so as to be able to qualify and quantify the effects of process parameters on the kinetics of dispersion. To better understand the different energies involved, the process of dispersion may be divided into three stages: adhesion, immersion and spreading. These stages can be examined as a function of the solid/liquid interfacial energy, the surface energy of the solid and the energy required to stir the liquid. A special experimental device, with an optical fibre is used to characterise the dispersion (speed of dispersion, quantity of powder dispersed). This technique allows the determination of the effects of various parameters on the operation: particle size and distribution, specific surface, solids concentration, surface tension of the liquid and stirrer power. The experimental study is mainly based on talc, chosen because it is a hydrophobic and inert powder in general use. The properties of the talc which are important in dispersion and in particular the surface energy, have been determined with a wide range of laboratory techniques. The importance of the physical form of the solid for dispersion is examined as size enlargement by agglomeration helps the passage of the solid through the gas / liquid interface, the reduction in the solid surface also helps dispersion and there is the possibility of adding surface active agents with the binders. Two agglomeration techniques have been used granulation in a high shear mixer and a novel technique of spray freeze- rying. This latter method gives spherical, porous granules which are rapidly and completely dispersible in a liquid. The range of liquid surface tension, stirrer power and particle size for and optimum dispersion has been determined

Department or laboratory:Laboratoire de Génie Chimique - LGC (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Dodds, John A.
Uncontrolled Keywords:Dispersion - Energie de surface - Talc - Agglomération
Subjects:Process engineering
Deposited On:09 November 2007

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