bases théoriques de l'échange gaz-liquide

Les lois principales régissant l’échange gaz/liquide sont :

• dans la phase liquide et à l’équilibre, la loi de Henry qui relie, pour une température donnée, la pression partielle d’un gaz p à sa fraction molaire x en phase liquide : p = Hx, H étant la constante de Henry. On trouve aux constantes caractéristiques des gaz, la constante de Henry des principaux gaz ;
• dans la phase gazeuse : la loi de Dalton et la loi des gaz parfaits.

Ainsi, pour un mélange gazeux occupant un volume V à la température T sous une pression P et constitué de m₁, m₂… m_n quantités massiques de gaz de masses molaires respectives M_l, M₂ M_n exerçant des pres­sions partielles p₁, p₂ p_n, on peut écrire :

Pour le transfert : la théorie de Whitman et Lewis qui permet de quantifier le flux global N de composé transféré à travers la surface d’échange S en l’absence d’accumulation à l’interface (figure 108) :

C_L et C_g sont les concentrations du gaz dans les phases liquide et gazeuse, seules accessibles à la mesure.

C_iL, et C_ig. sont les concentrations à l’interface, k_L et k_g étant des coefficients de transfert dans les phases liquide et gazeuse dépendant de l’interface et de l’état de turbulence.

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Ces lois mettent en valeur les paramètres essentiels d’un transfert efficace :

• maintien d’un fort gradient de concentration entre phase liquide et gazeuse, ce gradient agissant à la façon d’une force motrice (driving force) ;
• création d’une interface gaz/liquide aussi importante que possible ;
• utilisation d’un fort état de turbulence dans chacune des 2 phases.