Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
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 Antimousses et agents démoussants- Mise en œuvre industrielle, 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 - 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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4. Mécanismes du démoussage et de l’antimoussage
Lorsque l’on ajoute un antimousse à une formulation, celui-ci commence par former une émulsion de gouttelettes qui agissent sur les films liquides individuels et détruisent les mousses. Deux mécanismes interviennent pour expliquer cette destruction : la gouttelette d’huile s’étale à l’interface air/liquide et provoque un amincissement du film par entraînement du fluide sous-jacent ou alors l’amincissement du film est piloté par le démouillage de la gouttelette hydrophobe d’antimousse (pincement ou pontage du film ).
Ces deux mécanismes sont représentés schématiquement figure 6. De cette figure, nous déduisons que, pour être active, l’étape initiale, cruciale, est le passage de la gouttelette à l’interface air/eau. C’est la raison pour laquelle les antimousses sont hydrophobes ; en effet, si les gouttelettes étaient hydrophiles, elles resteraient dispersées dans le milieu aqueux et ne participeraient pas aux différentes étapes nécessaires à la destruction du film.
Les principes de base qui interviennent dans les mécanismes d’action sont ceux qui interviennent aussi dans les phénomènes de mouillage : les surfaces non mouillables détruisent les films de liquides pour former des gouttes, tandis que les surfaces mouillables restent couvertes par un film stable de liquide. Ainsi, comme pour les phénomènes de mouillage classiques, tension superficielle et angles de contact sont aussi les paramètres physiques qui caractérisent le comportement d’un antimousse. La performance d’un antimousse est directement reliée à la relation entre ces différents paramètres. Cette relation détermine les conditions nécessaires pour obtenir une action antimousse.
Comme nous l’avons déjà indiqué, les globules ou les gouttelettes d’antimousse doivent commencer par pénétrer l’interface air/eau. Cela nécessite la rupture du film mince séparant la goutte d’huile de l’air. Le coefficient d’entrée, Eh/e , constitue la quantité thermodynamique clé qui détermine cette rupture. Ce coefficient est très lié à une autre caractéristique thermodynamique essentielle, le coefficient d’étalement S h /e .
Ces deux coefficients s’expriment simplement à partir des tensions interfaciales comme le montrent les équations suivantes pour un système moussant aqueux :
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Mécanismes du démoussage et de l’antimoussage
ANNEXES
Le marché des antimousses est à la fois très important et très segmenté ; il est pratiquement impossible d’obtenir des informations sur la taille précise de ce marché. Il y a trop de producteurs et de situations auxquelles ils ont à faire face. Les chiffres de production européens les plus récents sont de 12 000 tonnes par an d’antimousses à base d’huile de silicone et 18 000 tonnes par an à base d'hydrocarbures.
Les producteurs diffèrent à la fois par leurs orientations et leurs lignes de produits. Ce sont tantôt de grands producteurs multinationaux, disposant d’installations volumineuses pour formuler des produits à effet multi-usage, tantôt des producteurs régionaux qui portent leur attention à des industries spécifiques et offrent des solutions à des problèmes bien spécialisés. La diversité des gammes de produits et de leurs applications explique la longue liste de fabricants (plus d’une centaine) qui parfois fournissent des produits relativement chers. Il est donc impossible d’en dresser une liste exhaustive. Le tableau ne donne qu’un aperçu général du marché.
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Ouvrages généraux
OWENS (M.J.) - Defoamers. - Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4e éd....
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