Transport de colloïdes (nano- et microparticules) et interaction de surface dans les eaux souterraines

1 Champ d’application de ce livre

1.1 La nécessité de plusieurs balances

1.2 Connaissances et perceptions erronées

1.3 Notre approche

1.4 Nos objectifs pour ce livre

2 Introduction aux colloïdes d’eau souterraine

2.1 Définition des colloïdes (le quoi)

2.2 Signification des colloïdes (pourquoi et où)

2.3 Transport colloïdal (le comment… et le reste de ce livre)

3 Tailles, échelles, forces et énergies

3.1 Tailles et échelles

3.2 Forces et énergies

4 Interactions à l’échelle nanométrique

4.1 Échelle nanométrique : interaction des solutés avec les colloïdes

4.2 Interactions des colloïdes à l’échelle nanométrique avec les surfaces

4.2.1 Interaction colloïde-surface à l’échelle nanométrique dans des conditions favorables

4.2.2 Interaction colloïde-surface à l’échelle nanométrique dans des conditions défavorables

4.2.3 Zone d’interaction colloïde-surface (ZOI)

4.2.4 Interactions DLVO et xDLVO en détail

5 Procédés de transport de colloïdes à l’échelle des pores

5.1 Procédés de transport à l’échelle des pores observés expérimentalement

5.1.1 Mouvement des colloïdes dans le domaine des fluides près de la surface dans les expériences à l’échelle des pores

5.1.2 Efficacité des collecteurs dans les expériences sur l’échelle des pores

5.1.3 Détachement dans les expériences sur les échelles interstitielles

5.1.4 Impacts de rugosité dans les expériences d’échelle interstitielle

5.2 Simulation du transport de colloïdes à l’échelle des pores

5.2.1 Simulation de l’envoi de colloïdes à l’échelle des pores sur les surfaces par l’équilibre mécaniste de la force et du couple

5.2.2 Simulation de la fixation d’un colloïde à l’échelle des pores (arrêt) via un équilibre de couple en contact

5.2.3 Simulation du détachement colloïdal à l’échelle des pores

5.2.4 Simulation du transport de colloïdes à l’échelle des pores dans des conditions défavorables

5.2.5 Impacts de la forme (et du type) du colloïde

5.3 Raccourcis vers la simulation de transport de colloïdes à l’échelle des pores

5.3.1 Les équations de corrélation comme raccourci vers l’efficacité du collecteur (η)

5.3.2 Condition limite d’évier parfait comme raccourci vers l’équilibre du couple en contact

5.3.3 Comparaison des énergies d’arrêt et de mobilisation comme raccourci aux simulations mécanistes à l’échelle des pores

5.3.4 Rétention et réentraînement des minimums secondaires

5.3.5 La tension comme mécanisme de raccourci à l’échelle des pores pour la rétention des colloïdes

5.3.6 L’efficacité de la fixation (α) comme raccourci vers l’efficacité défavorable des dépoussiéreurs

5.4 Transport du soluté et du colloïde à l’échelle des pores

6 Transport colloïdal à l’échelle continue (réseau de pores)

6.1 Transport colloïdal à l’échelle du continuum observé expérimentalement

6.1.1 Inférence des mécanismes de fonctionnement

6.1.2 Hétérogénéité physique et chimique à l’échelle macroscopique

6.1.3 Impacts observés expérimentalement des conditions favorables et défavorables à l’échelle du continuum

6.1.4 Implications pratiques des observations expérimentales à l’échelle du continuum

6.2 Simulation du transport de colloïdes à l’échelle du continuum

6.2.1 Processus hydrodynamiques simulés à l’échelle du continuum

6.2.2 Transport réactif simulé à l’échelle du continuum à l’aide de coefficients de débit

6.2.3 Liaison mécaniste des coefficients de vitesse aux processus à l’échelle poreuse et nanométrique : passer sous le capot des coefficients de vitesse

7 Conclusion

8 Exercices

9 Références

10 boîtes

Encadré 1 – Développement d’expressions pour les facteurs de retard hydrodynamique

Encadré 2 – Dérivation de la vitesse de translation des colloïdes à partir du roulement sur la surface en réponse aux couples d’arrêt et de mobilisation

11 solutions d’exercice

12 Liste de notation

13 À propos des auteurs