Contribution à l’étude de la solubilité des solides dans les fluides supercritiques

Abstract

La solubilité d'un soluté dans un fluide supercritique est la propriété thermo physique la plus importante à déterminer et à modéliser comme première étape pour développer n'importe quelle application des fluides supercritiques. Du moment que l'approche expérimentale consomme beaucoup de temps pour établir les équilibres de phase et la fiabilité des résultats dépend énormément sur la pureté des échantillons et des techniques expérimentales utilisées il est d'un intérêt considérable d'utiliser la modélisation mathématique pour décrire l‟équilibre des phases. L‟importance de pouvoir utiliser un modèle qui ne permet pas seulement de bien corréler et prédire la solubilité des solides dans les fluides supercritiques, mais qui permet aussi d‟avoir des informations sur le comportement thermodynamique de la phase supercritique et des interactions soluté-solvant fait la base de ce travail. Ce modèle devrait aussi avoir l‟avantage de ne pas dépendre de l‟utilisation de propriétés physiques telles que les propriétés critiques, facteur acentrique, et pression de sublimation du solide pur. En se basant sur les données de solubilités publiées dans la littérature, une base de données de solubilités des solides dans les fluides supercritiques est construite dans ce travail. Cette base de données contient plus de 2900 points expérimentaux de 38 solutés solides représentant différentes familles de molécules et couvrant différentes conditions opératoires de température et de pression. La construction d‟une telle base de données aussi large nous a permit de bien évaluer les capacités corrélatives des modèles d‟estimation de la solubilité des solides dans les fluides supercritiques issus de différentes approches les plus utilisés (Chrastil, Del vall, Mendez-Teja, Schmi-Reid etc.) et aussi faire une comparaison entre eux. Les résultats obtenus dans cette partie montrent que le modèle de Sparks et al. avec ces cinq paramètres est le mieux représentatif. Aussi, dans ce travail une technique est présentée et testée pour la corrélation et la prédiction de la solubilité des solutés solide dans différents fluides supercritiques avec une méthodologie basée sur la théorie du liquide expansible, dans laquelle l‟équilibre solide-fluide est modélisé par un modèle de composition locale et qui est celui d‟UNIQUAC. La base de données est utilisée pour son élaboration, tel que les résultats obtenus dans cette partie montrent que le modèle proposé donne une erreur moyenne de 11,18% sur l‟ensemble de la base de données considérée sur un intervalle de 1,5-29,7. Ces résultats démontrent que la solubilité calculée est en accord avec celle expérimentale. Une comparaison entre le modèle UNIQUAC et les modèles de la littérature les plus utilisés est faite. Les performances du modèle sont similaires et parfois supérieures à celles des autres modèles considérés. De plus, les capacités prédictives du modèle proposé sont bien démontrées aussi bien pour les systèmes binaires que pour les systèmes ternaires.