Etude expérimentale des phénomènes de coalescence dans les systèmes bulles-gouttes Experimental Study of Coalescence Phenomena in Bubble-Drop Systems

Abstract

A l'occasion d'une étude sur les séparations eau-hydrocarbures par flottation, nous avons été amenés à étudier expérimentalement les coalescences bulle-goutte, goutte-goutte et bulle-bulle dans le système triphasique eau-air-kérosène. Les 4 montages expérimentaux décrits nous ont permis d'étudier les aspects statiques (structure du complexe bulle-goutte qui se forme) et dynamiques (temps de coalescence moyens bulle-goutte, goutte-goutte et bulle-bulle) et d'étudier l'influence de composés transférables d'une phase à l'autre sur ces temps de coalescence moyens. Du point de vue statique, la configuration stable du complexe bulle d'air-goutte de kérosène correspond à la formation à l'interface eau-air d'un film d'hydrocarbure qui entoure la bulle d'air, Par contre, la fixation d'une bulle d'air à la périphérie d'une goutte de kérosène, selon la disposition classique dans la flottation des solides, ne s'observe ici que rarement et toujours de façon transitoire. D'un point de vue cinétique on observe que : - les coalescences bulle-bulle ou goutte-goutte sont toujours favorisées (les temps de coalescence moyens diminuent) lorsqu'on introduit dans la phase gaz ou dans l'une des phases liquides un composé transférable dans l'autre phase liquide; - les coalescences bulle-goutte sont favorisées par la présence dans la phase gaz d'un composé transférable dans la phase continue aqueuse ou par la présence dans la phase dispersée liquide d'un composé transférable dans la phase continue aqueuse; - les coalescences bulle-goutte sont défavorisées par la présence dans la phase continue aqueuse d'un composé transférable sur les gouttes constituant la phase dispersée liquide. During a study of water-hydrocarbon separations by flotation, we were led to make an experimental examination of bubble-drop, drop-drop and bubble-bubble coalescences in a three-phase water-air-kerosene system. The four experimental arrangements described enabled us to investigate the static aspects (structure of the bubble-drop complex formed) and dynamic aspects (average bubble-drop, drop-drop and bubble-bubble coalescence times) as well as the influence of compounds transferable from one phase to the other in these average coalescence times. From the static point of view, the stable configuration of the air-bubble/drop of kerosene complex corresponds to the formation of a hydrocarbon film surrounding the air bubble at the water-air interface. However, the fixing of an air bubble on the periphery of a drop of kerosene, according to the conventional pattern in the flotation of solids, is found only rarely here and always in a transitory way. From the kinetic point of view, we found that:(a) Bubble-bubble or drop-drop coalescences are always favored (the average coalescence times decrease) when a compound transferable into the other liquid phase is introduced into the gas phase or one of the liquid phases. (b) Bubble-drop coalescences are favored by the presence in the gas phase of a compound transferable to the continuous aqueous phase or by the presence in the dispersed liquid phase of a compound transferable to the continuous aqueous phase. (c) Bubble-drop coalescences are disfavored by the presence in the continuous aqueous phase of a compound transferable onto the drops making up the dispersed liquid phase.