Caractérisation d’un écoulement diphasique dans un airlift sous dépression. Application pour l’extraction des matières solides en suspension

Les colonnes à bulles sont des contacteurs gaz-liquide très répandus en milieu industriel, notamment dans des applications de procédés chimiques, biologiques et minéralogiques. Dans la gamme de colonne à bulles disponible, l'airlift sous dépression est une innovation française présentant des caractéristiques très intéressantes pour le pompage hydraulique, le transfert de masse et la séparation des matières en suspension. Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre du développement de cet airlift amélioré, très utilisé dans le milieu industriel. L'objectif de la thèse est la caractérisation hydrodynamique de la colonne airlift sous dépression et l'analyse de ses capacités à assurer la fonction de séparation solide-liquide pour des particules en suspension. Le travail est exclusivement expérimental et le dispositif expérimental est constitué d'une colonne à bulles verticale transparente en plexiglass soumise à une dépression en tête et connectée à un bassin de recirculation hydraulique. L'analyse hydrodynamique a été réalisée à l'aide de capteur de pression différentielle pour l'étude globale et à l'aide d'une double sonde optique pour une caractérisation locale. Les résultats obtenus ont permis d'étudier le régime d'écoulement pour les principaux paramètres : le taux de vide, la vitesse d'ascension et le diamètre des bulles. La Vélocimétrie par Images des Particules a été appliquée pour visualiser et analyser les structures d'écoulement dans le bassin de recirculation. Les capacités extractives de la colonne ont été étudiées en eau douce avec ajout de produits tensioactifs. La caséine soluble et le Methyl Iso Butyl Carbinol (MIBC) sont les deux tensioactifs qui ont donné les meilleurs résultats en termes de séparation solide-liquide des matières en suspension. Ce travail a contribué à la compréhension de l'hydrodynamique des airlift sous dépression et a permis de mettre en évidence les potentialités de cette colonne dans le processus de séparation solide-liquide. Le travail ouvre aussi la voie à la modélisation numérique de l'hydrodynamique de la colonne en s'appuyant sur les résultats expérimentaux. Bubble columns are gas-liquid contactors widely used in industry, especially in chemical, biological and mineralogical process applications. In the range of bubble columns available, the vacuum airlift is a French innovation with very interesting characteristics for hydraulic pumping, mass transfer and suspended matter separation. This thesis work is part of th