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RÉSUMÉ
Les mousses sont présentes dans beaucoup de procédés industriels, qu'elles soient recherchées ou au contraire combattues. Agiter ou transporter une solution contenant une impureté ou, a fortiori, un tensioactif, provoque l'apparition immédiate et automatique de mousses. Cet article présente les conditions théoriques de formation des mousses ainsi que les principaux moyens pour les déstabiliser.
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Vance BERGERON : DocteurÉcole normale supérieure de Lyon
INTRODUCTION
Les mousses sont omniprésentes dans l’industrie : tantôt recherchées, tantôt combattues. Les exemples de « chasse » aux mousses ne manquent pas : dans l’industrie chimique, bien sûr, dans ses procédés d’extraction liquide/ liquide, de polymérisation en émulsion et de fermentation. Chaque fois que l’on agite ou que l’on transporte une solution contenant une impureté ou, a fortiori, un tensioactif, l’apparition de mousses est immédiate et automatique.
Cette formation de mousses peut mettre en danger les conditions opératoires ou dégrader les performances des produits fabriqués. Ce fascicule présente d’une manière théorique les conditions de formation des mousses ainsi que les principaux moyens pour les déstabiliser.
Dans une deuxième partie , nous aborderons les pratiques industrielles les plus courantes de démoussage et d’antimoussage.
Cette étude sur les antimousses et les agents de démoussage se décompose donc en deux fascicules :
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— J 2 205 - Antimousses et agents démoussants. Mécanismes d’action ;
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— - Antimousses et agents démoussants. Mise en œuvre industrielle ; auxquels se rattache un fascicule de documentation ( - Antimousses et agents démoussants. Pour en savoir plus).
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2. Mécanismes de formation des mousses
Pour empêcher l’apparition des mousses ou pour les éliminer lorqu’elles se forment, il est nécessaire de connaître les phénomènes responsables de leur formation. La formation d’une mousse dépend, bien sûr, des molécules présentes dans le milieu. Mais elle dépend aussi des conditions physiques dans lesquelles les gaz sont dispersés dans le liquide c’est-à-dire des phénomènes physico-chimiques qui contribuent à faciliter cette mise en dispersion. Pour illustrer ce point, gardons en mémoire la différence des mécanismes qui interviennent dans une machine à laver, qui agite et mélange violemment et en permanence l’air et le milieu de lavage, et dans le champagne ou une boisson gazeuse, dont la mousse se forme par débullage lent des gaz dissous dans la boisson.
Comme nous l’avons déjà laissé entendre, le gaz dispersé peut être généré directement et accompagner un procédé (exemple de la fermentation), ce qui conduit à des quantités indésirables de mousses qui se rassemblent alors au-dessus des réacteurs.
Dans chaque cas, des interfaces gaz/liquides sont créées et des produits présents dans le liquide viennent aussitôt s’adsorber à ces interfaces (molécules tensioactives, particules solides…) pour inhiber la coalescence de bulles voisines qui conduisent à la formation de mousses. Selon les cas, les molécules tensioactives sont introduites volontairement dans la formulation, comme lors de la polymérisation en émulsion par exemple, dans le but de stabiliser les monomères. Ces molécules peuvent aussi se former directement ou être présentes à l’état d’impureté dans le milieu, comme dans le cas du traitement des eaux usées. En fait, une simple variation des paramètres opératoires ou des impuretés provenant de phénomènes de corrosion peuvent parfaitement conduire à des formations inopinées de mousses.
Si aucune substance tensioactive n’est présente, la mousse ne sera pas stable et une coalescence rapide des bulles du gaz dispersé conduira à son élimination.
De manière similaire, si nous ajustons les échelles de temps pour générer les bulles de gaz et les mettre en contact, nous pouvons parfaitement maîtriser le développement de mousses. Selon les cas, l’élimination de l’agent moussant ou l’ajustement des paramètres opératoires est utilisé pour réduire la formation des mousses.
Pour éliminer un...
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