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CHAPITRE I MILIEUX POREUX ET DISPERSES 1.1 Introduction Les milieux poreux et disperses sont omnipresent dans de nombreux procedes industriels et en particulier dans les industries : petroliere, agro-alimentaire, pharmaceutique, miniere et dans la construction.Ces milieux peuvent presenter une cohesion, qui provient des forces intergranulaires et surtout de l'interaction des grains avec les fluides Interstitiels qui jouent le role de colle.O.LARKECHE 2 Chapitre 1 Milieux poreux et dispersees Tableau 1.1 Classification des systemes disperses Phase continue Phase interne Nomenclature Exemples Gaz N'existe pas tous les gazes sont mutuellement miscible Gaz Liquide Aerosol liquide Le brouillard ; la brume Solide Aerosol solide Les nuages ; les fumees ;la poussiere Liquide Gaz Mousse La creme fouettee ; la creme a raser ; la mousse de detergent Liquide Emulsion Le lait ; la mayonnaise Solide Suspension l'encre ; la peinture ; le sang Solide Gaz Mousse solide Les aerogels Liquide emulsion solide La gelee alimentaire Solide suspension solide Les poudres,les alliages Remarque : Les systemes : Gaz/Solide et Liquide/Solide, sont formes de grains disperses, ils constituent la transition avec l'etude des milieux poreux.Figure 1.2Representation d'une emulsion avec et sans emulsifiant 1.2.3.bLes aerosols Definition C'est une dispersion de fines particules solide ou liquide dans un gaz, les aerosols peuvent etre emis par les activites humaines ou naturelles (volcans, incendies)ou des phenomenes de pollution d'air (fumees, combustion automobiles,..).Les pollens ; les bacteries O.LARKECHE 4 Chapitre 1 Milieux poreux et dispersees peuvent composer des aerosols nommes<< bio-aerosol >>.La figure (1.3) represente quelques exemples des aerosols de differentes sources.Il y a tres peu de matiere solide ou liquide dans une mousse et beaucoup de gaz, c'est ce qui lui confere une faible densite.Les mousses savonneuses par exemple sont constituees de bulles de savon : des bulles d'air reliees entre elles par des films d'eau savonneuse (figure1.4)Les bulles sont plus ou moins spheriques selon l'epaisseur de liquide dans le film.Ceci est du au fait qu'il est necessaire d'ajouter de nombreux additifs en faibles proportions tels que les polymeres, tensioactifs, sels, alcool, particules ou autres en vue d'obtenir une ou plusieurs proprietes d'application : stabilite, taille des gouttes, viscosite, activite, saveur, odeur, texture, ect.En fait, seules les deux premieres presentent un interet pratique, et les applications qui en sont faites conduisent a distinguer deux sortes de systemes selon que la phase continue est fluide ou solide, nous auronsa faire dans le premier cas a une dispersion ou systeme disperseet pour le second cas a un milieu poreux.Phase huileuse ou grasse ou lipophile (une ou plusieurs substances grasses miscibles a froid ou a chaud) La figure (1.1) represente un schema descriptif d'une emulsion :L'huile et l'eau sont non miscibles sauf sous agitation violente,Quand l'agitation cesse, les particules dispersees se rassemblent peu a peu et grossissent.O.LARKECHE 3 Chapitre 1 Milieux poreux et dispersees Figure 1.1 Schema descriptif d'une emulsion Remarque : L'instabilite des emulsions est due aux forces qui se developpent a la surface de separation des deux liquides et qui tendent a reduire cette surface (tension inter-faciale), plus la difference entre les deux tensions superficielles des deux liquides sera grande, plus les deux liquide auront tendance a se separer.Figure 1.7milieu poreux granulaire Un materiau poreux n'est pas forcement un rassemblement de plusieurs particules ou fibres, il peut s'agir simplement d'un corps solide unique continu mais presentant lui-meme plusieurs pores : Figure 1.8Milieux Poreux 1.3.2 Classification des milieux poreux Un milieu poreux se compose d'une matrice solide et de son complement geometrique,l'espace poreux.Rupture de phases Les milieux disperses sont des systemes thermodynamiquement instables : les particules disperses sont separes de la phasecontinue liquide par des interfaces, qui augmentent l'energie libre de la dispersion par rapport au systeme dans lequel toute la phase dispersee serait rassemblee en un seul domaine homogene.En raison de cette instabilite les emulsions industrielles comportent toujours des emulsifiants(ou emulsionnants), formant un film inter facial (film mince, ou membrane interfaciale) autour des globules de la phase dispersee figure 1.2 .Il s'agit le plus souvent de petites molecules amphiphiles appelees : tensioactifs, surfactifs, surfactants ou agents de surface.Sedimentation, quand la phase dispersee est plus dense que la phase continue, celle-ci migre vers le bas (par exemple, encre, suspensions, peinture, etc.) Phenomenes d'augmentation de taille: par lesquels la taille de la phase dispersee (gouttes, particules, bulles) augmente : ?Le propulseur cree une pression a l'interieur du recipient ; l'ouverture de la valve de sortie induit l'expulsion du melange en micro-gouttelettes ou cristaux ou fines particules en suspension dans l'air, c'est-a-dire sous forme d'aerosol.O.LARKECHE 9 Chapitre 1 Milieux poreux et dispersees 1.3.1 Definition Un milieu poreux est un rassemblement etroit de fibres ou de particules.Entre ces particules ou ces fibresdes espaces ouverts constituent des pores a travers lesquels l'ecoulement d'un fluide est possible.Cependant l'examen microscopique du beton revelequ'il s'agit moins de veritable connexite que d'enchevetrement structure d'elements solides.En revanche, dans les poreux dits consolides, l'espace poreux peut etre constitue en partie de cavites non connectees entre elles qu'on appelle porosite fermee.L'objectif de ces operations etant en fait, de favoriser lesdifferents transferts (masse, chaleur) entre les phases en presence et ceci en developpant leur surface de contact (L'aire de la surface qui separe les deux phases etant grandes par unite de volume).Ils sont parfois formes in situ par fermentation (levure) ou a l'aide d'un << porogene >>, une substance qui engendre des pores en se vaporisant sous l'effet d'une augmentation de temperature. Le systeme compose par deux ou trois phases est caracterise par sa structure (composition chimique et cristalline des phases) et sa texture qui est la description de la disposition geometrique d'une phase par rapport a l'autre : ?o Murissement d'Ostwald:Lorsque la solubilite entre les ingredients des phases dispersees et dispersantes n'est pas nulle, les gouttelettes les plus fines de la phase dispersee diffusent dans la phase dispersante d'ou le terme de murissement.De nombreux materiaux des batiments et des ouvrages :la brique, le beton, les terres de construction, les revetements, les boiseries, sont poreux, ce qui influe sur leur comportement mecanique, capital dans leur utilisation en construction.Partant de tous ces exemples, on peut constater la necessite d'etude des milieux granulaires et disperseset leur grande importance dans la comprehension, la conception et l'optimisation de plusieurs procedes industriels.1.2.1 Definition Une dispersion est un melange heterogene de deux ou de plusieurs phasesnon miscibles, ces phases peuvent etre liquides, solides ou gazeuses des phenomenes de surfaces se creent a l'interface des differentes phases.Figure 1.5Exemple de suspensions O.LARKECHE 6 Chapitre 1 Milieux poreux et dispersees Proprietes Les suspensions presentent les memes problemes d'instabilite que les emulsions, des tensioactifs seront ajoutes a la formulation afin d'obtenir une certaine stabilite physique.Les catalyseurs, essentiels dans l'industrie chimique pour la synthese de nombreux composes,sont des solides microporeux dont on exploite la grande surface interne et la capacited'adsorption des gaz ; ?Milieux fractures ou consolides La roche calcaire ou le beton, peuvent etre pris comme exemples de poreux consolide, l'espace poreux est plutot << creuse >> dans la matrice solide.Dans ces deux types de milieux, la cohesion est celle de la phase solide, decoulant de sa connexite.Les aliments sont souvent fabriques, stockes et transportes sous forme de grains: farine, sucre, sel,cereales, etc..ou sous forme d'emulsions : lait, beurre, mayonnaise,ect ; ?O.LARKECHE 1 Chapitre 1 Milieux poreux et dispersees Proprietes generales Toutes lesoperations industrielles font generalement appel a au moins deux phases : solide-liquide, gaz-liquideou gaz-solide. C'est l'inverse d'une emulsification, c'est-a-dire la fragmentation de grosses gouttes en petites gouttelettes .Ce phenomene aboutit a une rupture de phase (separation des deux phases).Plusieurs procedes industriels mettent en jeu les transferts en poreux,a commencer par l'industrie du sechage, en particulier des produits alimentaires et du bois.Neanmoins le controle de cette stabilite a long terme reste un probleme O.LARKECHE 8 Chapitre 1 Milieux poreux et dispersees particulierement difficile du fait de la presence de deux phases susceptibles de se separer par sedimentation ou cremage.Les sols et presque toutes lesroches sont poreux, susceptibles de contenir de l'eau, rarement pure, et par consequent d'etrele siege de tous les phenomenes de transfert possibles ; ?De meme, le mobilier, les vetements que nous portons sont engrande partie faits de matieres poreuses ou ont lieu de nombreux phenomenes de transfertdeterminants pour leurs qualites d'usage; ?De tres nombreux medicaments sont elabores a partir de melanges de poudres et distribues sous forme de comprimes et gelules ou sous forme desirops, gouttes, suspensions buvables,pommades,ect ; ?La prediction de certains processus geologiques tels que : les glissements de terrains, les avalanches, le transport de sediments, ect ; necessite la maitrise et la connaissance des milieux granulaires.Une classification tres repandue par rapport a la nature de la phase dispersante(phase continue) et celle dispersee (phase interne) est illustree dans le tableau (1.1) avec quelques exemples representatifs.O.LARKECHE 5 Chapitre 1 Milieux poreux et dispersees 1.2.3.cLes mousses Definitions Une mousse est un gaz disperse dans un liquide ou un solide.1.2.3.c Les suspensions Definitions Une suspension est la dispersion d'un solide insoluble (ou pratiquement insoluble) et finement divise dans un milieu liquide.Celui-ci doit etreredisperse par simple agitation, de facon a ce que la suspension reprenne un aspect homogene et qu'elle soit suffisamment stable pour etre utilisee.Ou bien, l'une des phases est stationnaire et l'autre mobile.?????????

CHAPITRE I
MILIEUX POREUX ET DISPERSES
1.1 Introduction
Les milieux poreux et dispersés sont omniprésent dans de nombreux procédés
industriels et en particulier dans les industries : pétrolière, agro-alimentaire, pharmaceutique,
minière et dans la construction.
 Les aliments sont souvent fabriqués, stockés et transportés sous forme de grains: farine,
sucre, sel,céréales, etc..ou sous forme d’émulsions : lait, beurre, mayonnaise,ect ;
 De très nombreux médicaments sont élaborés à partir de mélanges de poudres et distribués
sous forme de comprimés et gélules ou sous forme desirops, gouttes, suspensions
buvables,pommades,ect ;
 Les minéraux sont soumis à des procédés de fragmentation avant d'être fondus ou convertis
en des produits finaux ;
 L'industrie de la construction utilise des ciments, du sable pour construire : les routes, les
ponts et les bâtiments;
 La prédiction de certains processus géologiques tels que : les glissements de terrains, les
avalanches, le transport de sédiments, ect ; nécessite la maitrise et la connaissance des
milieux granulaires.
D’autre part les milieux poreux et dispersés jouent un rôle considérable dans de
nombreuse opérations à finalités diverses tel que :
 Production d’une suspension : cristallisation, broyage, enrobage, granulation,
emulsification ;
 Séparation (émulsion, suspension) sédimentation, décantation, centrifugation, hydro-
cyclone, filtration ;
 Transfert avec ou sans réaction: extraction, absorption, adsorption, réaction en milieu
hétérogène.
Partant de tous ces exemples, on peut constater la nécessité d’étude des milieux
granulaires et disperséset leur grande importance dans la compréhension, la conception et
l’optimisation de plusieurs procédés industriels.
O.LARKECHE 1
Chapitre 1 Milieux poreux et dispersées
Propriétés générales
Toutes lesopérations industrielles font généralement appel à au moins deux phases :
solide‐liquide, gaz‐liquideou gaz‐solide. Ces phases peuvent être :
 Deux phases mobiles (concourantes ou encore à contre‐courant);
 Ou bien, l’une des phases est stationnaire et l’autre mobile.
L’objectif de ces opérations étant en fait, de favoriser lesdifférents transferts (masse,
chaleur) entre les phases en présence et ceci en développant leur surface de contact (L’aire de
la surface qui sépare les deux phases étant grandes par unité de volume).
Le système composé par deux ou trois phases est caractérisé par sa structure (composition
chimique et cristalline des phases) et sa texture qui est la description de la disposition
géométrique d’une phase par rapport à l’autre :
 Une phase dispersée en domaines indépendants, l’autre continue;
 Les deux phases sont continues ;
 Les deux phases sont dispersées.
En fait, seules les deux premières présentent un intérêt pratique, et les applications
qui en sont faites conduisent à distinguer deux sortes de systèmes selon que la phase continue
est fluide ou solide, nous auronsà faire dans le premier cas à une dispersion ou système
disperséet pour le second cas à un milieu poreux.
1.2 Milieux Dispersés
Qu’est-ce qu’un milieu dispersé ?
1.2.1 Définition
Une dispersion est un mélange hétérogène de deux ou de plusieurs phasesnon
miscibles, ces phases peuvent être liquides, solides ou gazeuses des phénomènes de surfaces
se créent à l’interface des différentes phases.
Généralement une dispersion est composée de deux phases distinctes :
 Une phase dispersante:c’est la phase « continue ou externe »qui forme un tout et qui peut
être sous forme (Gaz, liquide ou solide)
 Une phase dispersée : c’est la phase « discontinue ou interne »qui est répartie sous forme
d’éléments de volumes distincts (bulles ; gouttes ou particules).
1.2.2 Classification des systèmes dispersés
Il existe plusieurs façons de classer les systèmes dispersés. Une classification très
répandue par rapport à la nature de la phase dispersante(phase continue) et celle dispersée
(phase interne) est illustrée dans le tableau (1.1) avec quelques exemples représentatifs.
O.LARKECHE 2
Chapitre 1 Milieux poreux et dispersées
Tableau 1.1 Classification des systèmes dispersés
Phase continue Phase interne Nomenclature Exemples
Gaz N’existe pas tous les gazes sont mutuellement miscible
Gaz
Liquide Aérosol liquide Le brouillard ; la brume
Solide Aérosol solide Les nuages ; les fumées ;la poussière
Liquide Gaz Mousse La crème fouettée ; la crème à raser ; la
mousse de détergent
Liquide Emulsion Le lait ; la mayonnaise
Solide Suspension l’encre ; la peinture ; le sang
Solide Gaz Mousse solide Les aérogels
Liquide émulsion solide La gelée alimentaire
Solide suspension solide Les poudres,les alliages
Remarque :
Les systèmes : Gaz/Solide et Liquide/Solide, sont formés de grains dispersés, ils constituent la transition
avec l’étude des milieux poreux.
1.2.3 Différents types de milieux dispersés
Selon la classification montrée dans le tableau(1.1) on peut distinguer les dispersions
suivantes :Les émulsions ; Les aérosols; Les suspensions ; et Les mousses.
1.2.3.a Les émulsions
Définition
Une émulsion est une dispersion d’un liquide en fines gouttelettes dans un autre
liquide, les deux liquides étant non miscibles :
 le liquide sous forme de gouttelettes est qualifié de phase dispersée, phase discontinue
ou phase interne ;
 l’autre liquide est appelé phase dispersante, phase continue ou phase externe
(figure1.1).
Une émulsion se compose donc de deux liquides, non miscible au premier :
 Phase aqueuse ou hydrophile (eau plus substances hydrosolubles)
 Phase huileuse ou grasse ou lipophile (une ou plusieurs substances grasses miscibles à
froid ou à chaud)
La figure (1.1) représente un schéma descriptif d’une émulsion :L’huile et l’eau sont non
miscibles sauf sous agitation violente,Quand l’agitation cesse, les particules dispersées se
rassemblent peu à peu et grossissent. Les deux liquides finissent par se séparer (instabilité
des émulsions par nature).
O.LARKECHE 3
Chapitre 1 Milieux poreux et dispersées
Figure 1.1 Schéma descriptif d’une émulsion
Remarque :
L’instabilité des émulsions est due aux forces qui se développent à la surface de séparation des deux
liquides et qui tendent à réduire cette surface (tension inter-faciale), plus la différence entre les deux
tensions superficielles des deux liquides sera grande, plus les deux liquide auront tendance à se
séparer.
Caractéristiques
Les émulsions conventionnelles sont des systèmes thermodynamiquement instables qui se
séparent, plus ou moins rapidement, en deux phases. En raison de cette instabilité les émulsions
industrielles comportent toujours des émulsifiants(ou émulsionnants), formant un film inter facial
(film mince, ou membrane interfaciale) autour des globules de la phase dispersée figure 1.2 .Il s’agit le
plus souvent de petites molécules amphiphiles appelées : tensioactifs, surfactifs, surfactants ou agents
de surface.
Figure 1.2Représentation d’une émulsion avec et sans émulsifiant
1.2.3.bLes aérosols
Définition
C’est une dispersion de fines particules solide ou liquide dans un gaz, les aérosols
peuvent être émis par les activités humaines ou naturelles (volcans, incendies)ou des
phénomènes de pollution d’air (fumées, combustion automobiles,..).Les pollens ; les bactéries
O.LARKECHE 4
Chapitre 1 Milieux poreux et dispersées
peuvent composer des aérosols nommés« bio-aérosol ».La figure (1.3) représente quelques
exemples des aérosols de différentes sources.
Figure 1.3Exemples des aérosols de différentes sources
Les types des aérosols D’AÉROSOL
Il existe schématiquement deux types d’aérosols dans l’atmosphère :l’aérosol naturel ;
et l’aérosol de pollution.
 L’aérosol naturel provient essentiellement de l’érosion des sols (aérosol crustal ou
terrigène) et des éclaboussures des vagues (aérosol marin).
 L’aérosolcrustal est dispersé dans l’atmosphère sous l’action des vents. Il est
principalement constitué d’oxydes métalliques, d’alumino-silicates et de débris de plantes ou
d’humus.
 L’aérosol marin est produit par le spray océanique. Des gouttes d’eau chargées de sels
marins s’évaporent et conduisent à la formation de cristaux solides. Il est constitué bien sûr de
chlore et de sodium mais aussi de nitrates et de sulfates. Ce dernier est appelé « Sea Sulfate ».
 L’aérosol de pollution est produit après conversion des vapeurs, émises par les véhicules et
les industries, en particules.
Remarque :
On désigne par « aérosol », le récipient contenant un produit et un gaz propulseur. Le propulseur
crée une pression à l'intérieur du récipient ; l'ouverture de la valve de sortie induit l'expulsion du
mélange en micro-gouttelettes ou cristaux ou fines particules en suspension dans l'air, c'est-à-dire
sous forme d'aérosol.
O.LARKECHE 5
Chapitre 1 Milieux poreux et dispersées
1.2.3.cLes mousses
Définitions
Une mousse est un gaz dispersé dans un liquide ou un solide. Il y a très peu de matière
solide ou liquide dans une mousse et beaucoup de gaz, c'est ce qui lui confère une faible
densité.Les mousses savonneuses par exemple sont constituées de bulles de savon : des bulles
d'air reliées entre elles par des films d'eau savonneuse (figure1.4)Les bulles sont plus ou
moins sphériques selon l'épaisseur de liquide dans le film. L'intersection de plusieurs films
forme un canal.
Remarque :
Les gaz utilisés pour fabriquer une mousse peuvent être de l'air ou du gaz carbonique. Ils sont parfois
formés in situ par fermentation (levure) ou à l'aide d'un « porogène », une substance qui engendre
des pores en se vaporisant sous l'effet d'une augmentation de température.
Figure 1.4 Structure d'une mousse liquide.
1.2.3.c Les suspensions
Définitions
Une suspension est la dispersion d'un solide insoluble (ou pratiquement insoluble) et
finement divisé dans un milieu liquide. C'est donc un système hétérogène constitué d'une
phase continue externe liquide et d'une phase interne solide dont la taille des particules varie
généralement de quelques micromètres à 50 micromètres).
Figure 1.5Exemple de suspensions
O.LARKECHE 6
Chapitre 1 Milieux poreux et dispersées
Propriétés
Les suspensions présentent les mêmes problèmes d’instabilité que les émulsions, des
tensioactifs seront ajoutés à la formulation afin d’obtenir une certaine stabilité physique.
Les suspensions peuvent présenter un sédiment au fond du récipient dans lequel elles sont
conditionnées. Celui-ci doit êtreredispersé par simple agitation, de façon à ce que la
suspension reprenne un aspect homogène et qu’elle soit suffisamment stable pour être utilisée.
1.2.4 Instabilité des milieux dispersés
Une dispersionest généralment classifiée dans la catégories des systèmes complexe.
Ceci est du au fait qu’il est necessaire d’ajouter de nombreux additifs en faibles proportions
tels que les polymères, tensioactifs, sels, alcool, particules ou autres en vue d’obtenir une ou
plusieurs propriètès d’application : stabilité, taille des gouttes, viscosité, activité, saveur,
odeur, texture, ect.
 Rupture de phases
Les milieux dispersés sont des systèmes thermodynamiquement instables : les
particules dispersés sont séparés de la phasecontinue liquide par des interfaces, qui
augmentent l’énérgie libre de la dispersion par rapport au système dans lequel toute la phase
dispersée serait rassemblée en un seul domaine homogène. Plusieurs mécanismes de
déstabilisation peuvent avoir lieu : agrégation (floculation-coagulation, sédimentation,
crémage), murissement ou coalescence .
Ces mécanismes peuvent être classés en deux phénomènes majeurs:
Phénomènes migratoires : par lesquels la différence de densité entre la phase continue et
dispersée entraîne une séparation de phase gravitationnelle :
 Crémage, quand la phase dispersée est moins dense que la phase continue, celle-ci
migre vers le haut (par exemple, lait, crème cosmétique, soda, etc.) ;
 Sédimentation, quand la phase dispersée est plus dense que la phase continue, celle-ci
migre vers le bas (par exemple, encre, suspensions, peinture, etc.)
Phénomènes d’augmentation de taille: par lesquels la taille de la phase dispersée (gouttes,
particules, bulles) augmente :
 De manière réversible (floculation)
 Floculation :lors de l’agitation, les gouttelettes dispersées dans la phase continue peuvent
s'agréger entre-elles pour former des agglomérats.
 De manière irréversible (agrégation, coalescence, mûrissement d’Ostwald)
O.LARKECHE 7
Chapitre 1 Milieux poreux et dispersées
 Coalescence : les gouttelettes dispersées fusionnent pour donner des gouttelettes de taille
supérieure. C'est l'inverse d'une émulsification, c'est-à-dire la fragmentation de grosses
gouttes en petites gouttelettes .Ce phénomène aboutit à une rupture de phase (séparation des
deux phases).
• Mûrissement d'Ostwald:Lorsque la solubilité entre les ingrédients des phases dispersées et
dispersantes n'est pas nulle, les gouttelettes les plus fines de la phase dispersée diffusent dans
la phase dispersante d'où le terme de mûrissement.
Figure 1.6Schémas récapitulatif des différentes migrations de gouttelettes
 Les forces intermoléculaires, causes de l’instabilité
Les dispersions ont de propriètès originales, qui diffèrent des propriètès des phases
constituantes. Ces propriètès sont :
 Mécaniques(écoulement de la dispersion lorsqu’elle est à l’état fluide,résistance
mécanique lorsqu’
elle est à l’état est solide) ;
 Optiques (transparences ou opacité, réflexion ou diffusion de lumière) ;
 Et physicochimiques (mouillage, adsorption ou adhésion, libération ou capture
d’actifs).
Ces propriétés originales viennent des relations obligées entre la phase dispersante et
la phase dispersée et, en particulier, du comportement des interfaces.
Un paramètre important qui exprime ces relations, est l’énergie libre des interfaces contenues
dans la dispersion. En effet, les propriétés inter faciales visent la maitrise du bilan entre
forces attractives et répulsives. L’introduction de polymères et de tensioactifs adéquats,
permet de modifier cet équilibre et de maintenir les particules en suspension(dispersion
stable). Néanmoins le contrôle de cette stabilité à long terme reste un problème
O.LARKECHE 8
Chapitre 1 Milieux poreux et dispersées
particulièrement difficile du fait de la présence de deux phases susceptibles de se séparer par
sédimentation ou crémage.
La stabilité d’une dispersion peut aussi être affectée par : la présence d’électrolytes ; le pH;la
température ; la pression, l’agitation, le cisaillement, la dimension particulaire et la
concentration en particules.
1.3 Milieux poreux
Qu’est ce qu’un milieu poreux ?
Dans notre environnement naturel ou anthropique, la matière solide est le plus souvent
Poreuse. Rares sont les solides rigoureusement non poreux :
 Les sols et presque toutes lesroches sont poreux, susceptibles de contenir de l’eau,
rarement pure, et par conséquent d’êtrele siège de tous les phénomènes de transfert
possibles ;
 De nombreux matériaux des bâtiments et des ouvrages :la brique, le béton, les terres de
construction, les revêtements, les boiseries, sont poreux, ce qui influe sur leur comportement
mécanique, capital dans leur utilisation en construction. Ils sont aussi le siège de transferts de
chaleur, d’humidité et d’espèces en solution de grande importance pour le confort de l’habitat
et la durabilité des ouvrages;
 De même, le mobilier, les vêtements que nous portons sont engrande partie faits de matières
poreuses où ont lieu de nombreux phénomènes de transfertdéterminants pour leurs qualités
d’usage;
 Dans le domaine du génie chimique, les applications des phénomènes de transferts en
poreuxsont nombreuses. La séparation des espèces en phase gazeuse, particulièrement
laséparationisotopique pour l’enrichissement de l’uranium, utilise la diffusion sélective en
poreux;
 Denombreux procédés de purification de l’eau, notamment le dessalement de l’eau de mer
sontbasés sur l’ultrafiltration ou l’osmose inverse à travers des poreux sélectivement
perméables ;
 Les catalyseurs, essentiels dans l’industrie chimique pour la synthèse de nombreux
composés,sont des solides microporeux dont on exploite la grande surface interne et la
capacitéd’adsorption des gaz ;
 Plusieurs procédés industriels mettent en jeu les transferts en poreux,à commencer par
l’industrie du séchage, en particulier des produits alimentaires et du bois.
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Chapitre 1 Milieux poreux et dispersées
1.3.1 Définition
Un milieu poreux est un rassemblement étroit de fibres ou de particules.Entre ces
particules ou ces fibresdes espaces ouverts constituent des pores à travers lesquels
l’écoulement d’un fluide est possible.
Figure 1.7milieu poreux granulaire
Un matériau poreux n’est pas forcément un rassemblement de plusieurs particules ou fibres, il
peut s’agir simplement d’un corps solide unique continu mais présentant lui-même plusieurs
pores :
Figure 1.8Milieux Poreux
1.3.2 Classification des milieux poreux
Un milieu poreux se compose d’une matrice solide et de son complément
géométrique,l’espace poreux. L’espace poreux peut être occupé par un ou plusieurs fluides.
On peut donc distinguer ce qu’il est d’usage d’appeler poreux granulaireset poreux
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Chapitre 1 Milieux poreux et dispersées
consolidés. Le mot « granulaire » se réfère à la morphologie, désignant l’absence de
connexité de la phase solide, tandis que le mot « consolidé » évoque la cohésion du poreux.
 Milieux poreux granulaires
L’empilement de billes de verre ou de grains de sable est un exemple typique des
poreux granulaire. Ces milieux peuvent présenter une cohésion, qui provient des forces
intergranulaires et surtout de l’interaction des grains avec les fluides
Interstitiels qui jouent le rôle de colle. La connexité de l’espace poreux est évidemment totale
pour les empilements granulaires.
 Milieux fracturés ou consolidés
La roche calcaire ou le béton, peuvent être pris comme exemples de poreux consolidé,
l’espace poreux est plutôt « creusé » dans la matrice solide.Dans ces deux types de milieux, la
cohésion est celle de la phase solide, découlant de sa connexité. Cependant l’examen
microscopique du béton révèlequ’il s’agit moins de véritable connexité que d’enchevêtrement
structuré d’éléments solides.En revanche, dans les poreux dits consolidés, l’espace poreux
peut être constitué en partie de cavités non connectées entre elles qu’on appelle porosité
fermée.