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Auteur(s)
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Jean-Louis SALAGER : Ingénieur de l’École nationale supérieure des industries chimiques de Nancy (ENSIC) - Professeur à l’université des Andes, Mérida (Venezuela)
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Raquel ANTÓN : Ingénieur chimiste de l’université d’Orient, Puerto La Cruz (Venezuela) - Professeur à l’université des Andes, Mérida (Venezuela)
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José María ANDÉREZ : Ingénieur chimiste de l’université des Andes, Mérida (Venezuela) - Professeur à l’université des Andes, Mérida (Venezuela)
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Jean-Marie AUBRY : Ingénieur de l’École supérieure de physique et chimie industrielles de Paris (ESPCI) - Professeur à l’École nationale supérieure de chimie de Lille (ENSCL)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Certains systèmes eau-huile-surfactif forment, à l’équilibre, des microémulsions. Contrairement aux macroémulsions, les microémulsions sont des systèmes monophasiques, thermodynamiquement stables, généralement transparents ou translucides, de faible viscosité, qui contiennent des microdomaines labiles d’eau et d’huile séparés par un film souple de surfactif.
En fonction de leurs formulations, les systèmes eau-huile-surfactif présentent, à l’équilibre, une ou plusieurs phases : soit une microémulsion seule (Winsor IV), soit une microémulsion en équilibre avec une phase huileuse (Winsor I) ou une phase aqueuse (Winsor II), soit une microémulsion en équilibre à la fois avec une phase huileuse et une phase aqueuse (Winsor III). Dans ce dernier cas, la formulation du système est qualifiée « d’optimale » lorsque la microémulsion médiane contient des quantités égales d’eau et d’huile. Pour cette formulation particulière, expérimentalement et thermodynamiquement bien définie, la solubilisation simultanée de l’eau et de l’huile est maximale pour une quantité donnée de surfactif et les tensions interfaciales microémulsion/eau et microémulsion/huile sont toutes deux ultrabasses.
Cette formulation est choisie comme point zéro pour établir une échelle absolue de classification des systèmes eau-huile-surfactif indépendamment de leurs compositions chimiques. Cette échelle est basée sur la notion de HLD (différence hydrophile-lipophile) qui exprime quantitativement l’écart entre une formulation quelconque et la formulation optimale. À la différence des concepts classiques de formulation (HLB, PIT, R de Winsor), le concept du HLD rassemble, sous forme d’une expression numérique, la contribution de toutes les variables de formulation (nature du surfactif et de l’huile, type et quantité d’électrolyte et d’alcool, température). Cet outil de formulation permet :
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de comparer quantitativement les influences relatives de chacun des paramètres ;
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d’établir expérimentalement des échelles de classification des huiles ou des surfactifs ;
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de formuler des microémulsions possédant des propriétés « sur mesure ».
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3. Concept de différence hydrophile-lipophile (HLD)
3.1 Équivalences entre les variables de formulation
Dans les années 1970, de nombreuses études portèrent sur la récupération améliorée du pétrole au moyen de surfactifs. Un effort théorique et expérimental sans précédent fut consacré à la formulation des systèmes eau-huile-surfactif. Il en ressortit la notion de formulation optimale, pour laquelle la tension interfaciale entre la microémulsion et le pétrole s’abaisse à un point tel que les forces capillaires piégeant le pétrole dans les pores du gisement disparaissent ou deviennent négligeables. Le qualificatif optimal était employé dans ce cas car il permettait une récupération maximale de pétrole.
Par la suite, la notion de formulation optimale a été conservée car elle correspond à une formulation toute particulière pour laquelle :
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le rapport R de Winsor est égal à l’unité (figure 2 c ) car le surfactif possède la même affinité pour l’eau que pour l’huile ;
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la solubilisation simultanée de l’eau et de l’huile est maximale pour une quantité donnée de surfactif ;
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les tensions interfaciales microémulsion/eau et microémulsion/huile sont toutes deux ultrabasses.
De nombreuses expériences ont permis d’étudier l’influence des différentes variables de formulation sur lesquelles on pouvait jouer pour aboutir à la formulation optimale. En comparant leurs effets respectifs, il a été possible d’établir des équivalences numériques entre ces variables pour divers types de surfactifs, d’huiles et de phases aqueuses ...
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BIBLIOGRAPHIE
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(3) - SOLANS (C.), KUNIEDA (H.) éds - Industrial applications of microemulsions. - Surfactant science series vol. 66, M. Dekker, New York (1997).
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