Dispersion of reactive solutes into chemically heterogenous porous media
Dispersion de solutés réactifs en milieux poreux chimiquement hétérogènes
Résumé
The aim of this investigation is to show the effect of the chemical heterogeneity of saturated porous media on the increase of reactive dispersion comparing to the classical hydrodynamic one. The experiments consist on inert and reactive tracing of chemically heterogeneous porous media at the chromatography scale. The media are physically homogeneous and are composed of two types of materials. A riatural sand representing the inert phase and sorne grains impregnated with the active phase. The chemical heterogeneity scale depends on the number of active grains into the media, the more numerous they are, the less heterogeneous the medium is. The main result is that the use of perfectly controlled systems has showed that reactive. solute dispersion into chemically heterogeneous media is different from but not independant of the hydrodynamic one. It increases linearly with the chemical heterogeneity scale. However, the effect of heterogeneity on the global reactive dispersion is independent on any kinetics. The two effects are simply added to each other. Modelling based on mixing cells in series applyed to reactive transport into heterogeneous media led to coherent results with tlte experimental ones.
Cette thèse est consacrée à l'étude du rôle de l'hétérogénéité chimique dans le transport de solutés interactifs en milieux poreux saturés. Il s'agit plus précisément de mettre en évidence l'augmentation de la dispersion d'un traceur linéairement interactif par rapport à la dispersion du traceur de l'eau. La méthodologie expérimentale consiste au traçage à l'échelle chromatographique de milieux modèles chimiquement hétérogènes. Ces milieux, de sont constitués de deux phases solides : des grains inertes, et des grains imprégnés de phase active dispersés uniformément parmi les premiers. L'hétérogénéité chimique dépend de leur proportion en nombre dans le milieu. Plus ils sont nombreux, moins le milieu est hétérogène. Les résultats expérimentaux montrent que pour un comportement hydrodynamique similaire, la dispersion du traceur réactif est différente de la dispersion hydrodynamique, mais n'en est pas découplée. Elle augmente linéairement avec l'échelle de l'hétérogénéité chimique. Les termes dans la dispersion globale, dus respectivement à l'hétérogénéité et à la cinétique de transfert sont découplés et simplement additifs. L'approche de modélisation des mélangeurs en cascade a été appliquée au transport en milieux hétérogènes. La taille d'un mélangeur qui détermine la valeur du coefficient de dispersion du réactif est supérieure à la taille d'un mélangeur dans le cas du transport de l'eau. Les résultats obtenus par le modèle sont très cohérents avec les constatations expérimentales.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
|---|