Analysis of the Rainbow Scattering by Homogeneous and Inhomogeneous Droplets in Liquid–Liquid Systems - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2018

Analysis of the Rainbow Scattering by Homogeneous and Inhomogeneous Droplets in Liquid–Liquid Systems

Analyse de la diffusion arc-en-ciel par des gouttelettes homogènes et non homogènes dans des systèmes liquide-liquide

Résumé

This communication deals with the optical characterization of droplets and fluids parameters that are relevant for liquid-liquid extraction processes, and notably, for nuclear fuel reprocessing. In immiscible liquid-liquid dispersions, i.e. droplets with a homogeneous but low value relative refractive index, the first order rainbow is localized in the near forward to sideways region. It exhibits also an unusual higher contrast for a parallel polarization illumination. Nevertheless, it is possible, considering appropriate light scattering models and inverse methods, to derive from its analysis the droplets' size and composition. When a mass transfer occurs, the refractive index of the droplets and the surrounding fluid become inhomogeneous. In a pure molecular diffusion regime, the rainbow patterns can still be interpreted as well, allowing the estimation of relevant properties for chemical engineering processes, like molecular diffusivities or the distribution constant. 1 Immiscible systems-homogeneous droplets We first consider that the extraction process is already completed or has not yet started [1]. The composition of the single or cloud of droplets is thus homogeneous. For obvious safety reasons, simulant and mixing fluids (TPH and Marcol) were used in this study in place of the real fluids involved in nuclear fuel reprocessing. TPH is the diluent employed in the actual process, while Marcol is a saturated hydrocarbon liquid with a higher refractive index than TPH but with comparable viscosity and surface tension. In the same way, for the continuous phase, demineralized water (HPLC-grade) replaces the nitric aqueous solution used in the process.
Cette communication traite de la caractérisation optique des gouttelettes et des paramètres fluides pertinents pour les procédés d'extraction liquide-liquide, et notamment, pour le retraitement du combustible nucléaire. Dans les dispersions liquide-liquide non miscibles, c'est-à-dire des gouttelettes avec un indice de réfraction relatif homogène mais de faible valeur, l'arc-en-ciel de premier ordre est localisé dans la région proche de l'avant vers les côtés. Il présente également un contraste plus élevé inhabituel pour un éclairage à polarisation parallèle. Néanmoins, il est possible, en considérant des modèles de diffusion de la lumière appropriés et des méthodes inverses, de déduire de son analyse la taille et la composition des gouttelettes. Lorsqu'un transfert de masse se produit, l'indice de réfraction des gouttelettes et du fluide environnant devient inhomogène. Dans un régime de diffusion moléculaire pure, les motifs arc-en-ciel peuvent également être interprétés, permettant l'estimation de propriétés pertinentes pour les processus de génie chimique, comme les diffusivités moléculaires ou la constante de distribution. Systèmes non miscibles-gouttelettes homogènes Nous considérons d'abord que le processus d'extraction est déjà terminé ou n'a pas encore commencé. La composition de l'unique ou du nuage de gouttelettes est ainsi homogène. Pour des raisons de sécurité évidentes, des fluides simulants et de mélange (TPH et Marcol) ont été utilisés dans cette étude en lieu et place des fluides réels impliqués dans le retraitement du combustible nucléaire. Le TPH est le diluant utilisé dans le processus réel, tandis que le Marcol est un liquide d'hydrocarbure saturé avec un indice de réfraction plus élevé que le TPH mais avec une viscosité et une tension superficielle comparables. De même, pour la phase continue, de l'eau déminéralisée (qualité HPLC) remplace la solution aqueuse nitrique utilisée dans le procédé.
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Dates et versions

hal-02370327 , version 1 (19-11-2019)

Identifiants

  • HAL Id : hal-02370327 , version 1

Citer

Fabrice R. A. Onofri, Mariam Ouattara, Yosri Haddad, Fabrice Lamadie. Analysis of the Rainbow Scattering by Homogeneous and Inhomogeneous Droplets in Liquid–Liquid Systems. 12th international conference series on Laser-light and Interactions with Particles (LIP), P. Yang, G. Kattawar, E. Fry, May 2018, College Station, TX, United States. pp.9.1-5. ⟨hal-02370327⟩
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