Formulation d'une émulsion : étude de la stabilité, caractérisation et application

Abstract

Le traitement des eaux usées des industries de textiles représente un enjeu majeur pour l’environnement et la santé humaine, stimulant la recherche de solutions innovantes pour décontaminer ces effluents. Parmi les approches qui se distinguent par ses potentiels innovants est l'utilisation de la membrane liquide émulsionnée (MLE). L'originalité de ce travail réside dans une investigation approfondie des propriétés fondamentales de cette émulsion, allant au-delà de la simple évaluation de l'efficacité d'extraction. L'étude se penche spécifiquement sur la corrélation entre la stabilité de l'émulsion, ses caractéristiques granulométriques et son comportement rhéologique, offrant ainsi une compréhension mécanistique plus poussée du système MLE appliqué à la décontamination des effluents textiles.Pour atteindre cet objectif, une MLE a été élaborée en mélangeant une phase organique constitue de tri-dodécylamine (TDA) (comme extractant) dissoute dans un diluant en présence de Span80 (comme tensioactif), avec une phase aqueuse interne d'acide sulfurique. La méthode de traceur a initialement permis de déterminer les conditions optimales pour la stabilité de cette émulsion. De manière novatrice, l'émulsion stable ainsi obtenue a été soumise à une caractérisation combinant des analyses granulométriques et rhéologiques.L'analyse granulométrique, basée sur des techniques de diffusion de lumière Lazer, a permis de déterminer avec précision la taille moyenne desgouttelettes constituant l'émulsion (environ 100 micromètres). Plus important encore, elle a révélé une distribution granulométrique monomodale, signe d'une homogénéité remarquable de l'émulsion formée sous les conditions opératoires sélectionnées (à savoir : 10% de Span80, 1% de TDA, (H2SO4) de 1Ncomme phase interne, une agitation à 200 tr/min, une émulsification à 20000 tr/min, rapport phase organique sur phase interne (O/A) de 1/1, rapport de traitement (Vémul/Vext) de 1/10, temps d'émulsification de 5 minutes et le cyclooctane comme diluant). Cette homogénéité est un indicateur clé de la stabilité de l'émulsion dans le temps.Parallèlement, l'analyse rhéologique en utilisant un rhéomètre, a permis d'établir le profil d'écoulement de l'émulsion. Les résultats ont mis en évidence un comportement rhéofluidifiant, typique des fluides non-Newtoniens où la viscosité diminue avec l'augmentation du taux de cisaillement. De manière significative, cette analyse confirme une relation directe entre la viscosité de l'émulsion et sa stabilité. Une viscosité plus élevée semble conférer une plus grande résistance à la rupture des gouttelettes et à la séparation des phases.Forts de cette caractérisation approfondie, l’évaluation de l'efficacité de cette MLE optimisée pour l'extraction d'un colorant toxique modèle qui est l'Acid Orange 7 (AO7), est réalisée. Les conditions d'extraction ont été explorées, révélant que l'utilisation de kérosène comme diluant, une concentration de TDA de 3%, une concentration de Span80 de 9%, un rapport O/A de 1:1, une phase interne de H2SO4 de concentration 1M, une agitation à 200 tr/min, un rapport de traitement de 1:10 et une concentration initiale d'AO7 de 10 mg/L ; permettent d'atteindre une efficacité d'extraction remarquable de 99,65% en seulement 15 minutes.L'efficacité d'extraction élevée obtenue pour l'AO7 confirme le potentiel prometteur de la MLE comme méthode de traitement innovante pour l'élimination des polluants organiques dans les effluents textiles ouvrant ainsi la voie à des applications sur des matrices réelles