Physicochimie pour l’environnement
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Modélisation et dynamiqueMulti-échelles
P. Turq, M. Jardat
Colloïdes InorganiquesV Cabuil, C. Menager
Sciences analytiques,Bioanalytiques, diagnostic
et miniaturisationV. Pichon , P. Gareil
Colloïdes et Matériaux divisés
J. Bibette
Electrochimie et liquides ioniques
H. Groult, D. Devilliers
Physicochimie aux échelles colloïdalesApproche multiéchelle en temps et espace
Développement d’outils de chimie analytique fins
PhysicoChimie et développement durable
EnvironnementEnergie Santé- Liquides Ioniques:
CaloporteursProduction Fmilieux de synthèse
- Super-capacités
- Accumulateurs au Li
- Pyrochimie
- Synthèse de colloïdes magnétiques
- Agents de contraste RMN
-Hyperthermie
-Vectorisation colloïdale
-Interface colloïdes/milieu biologique.
-Tissus osseux
- Engineering des colloïdespour le traitement des eaux
-Transport multiéchelleen confinement (H2O, ions,CO2,colloïdes)
- Géomatériaux poreuxmultiéchelles:argile, roches pétrolières,matériaux de la construction
Chimie analytique, Bioanalytique, diagnostic et miniaturisation
(I)
(II)
(III)(IV)
I-1/ Chimie analytique, Bioanalytique, diagnostic et miniaturisation
PUMP
Detector
1 D separation
2 separations of the whole sample (2 D)- No loss of separation capacity in each dimension- 2 separation mechanisms (orthogonality, selectivity)- Use of chemometric tools to fully compare the obtained chromatograms
Comprehensive 2D
????
AlkanesMono Aromatics
PAH
Analysis of complex samples
I-2/ Chimie analytique, Bioanalytique, diagnostic et miniaturisation
Separation by electro-chromatography on chip of PAHson organic monolith (AMPS-HA-
BDDA)
50 µm
Wech
Welec
5 cm x 50 µm x 20 µm
8-10 cm
detection
Pretreatment Separation
•In situ synthesis of imprinted polymer(monolith)•In situ synthesis of monolith of organosilanes (sol-gel) and covalent immobilization of biomolecules
Schlumberger
On-chip gaschromatography
Miniaturization for field analysis
II-1/ Engineering des colloïdes pour le traitement des eaux
Ferrofluide (maghémite ou magnétite)
coating
CPC (TA +)
Adsolubilisation de polluants organiques
citrate
Adsorption de metaux
encapsulation
Matrice inorganique Matrice organique billes à base d’alginate ou chitosane
billes à base de silice
0,2 mm
II-2/ Engineering des colloïdes pour le traitement des eaux
Billes magnetiques à base de biopolymères organiques formulations testées
S
N
NN+
Matériau magnétique : NP maghémite ou
magnétite
Matrice Composéadsorbant Polluant
coating citrate (chargé -)
Alginate
Pb2+
Charbon actif Orange méthyl (OM)Bleu de méthylène (BM)
Cyanex 272* Co2+ et Ni2+
Non fonctionnalisé(chargé +)
Chitosane Orange méthyl
*Cyanex 272 : (acide di (2,4,4,-triméthylpentyl) phosphinique)
P
CH3
CH3
CH3
CH3CH3 CH3
CH3
CH3
O
OH
BM
NN SO3
N
-OM
II-3/ Engineering des colloïdes pour le traitement des eaux
1
3
2
III-1/ Couplage transport-structure dans les géomatériauxPoreux (H2O, CO2, ions, colloïdes)
~ 1
nm
~ 100 nmArgile
Roches petrolières
• « grands instruments » (partenariats externalisés)• expériences en interne (plate-forme électrocinétique)• collaborations
1ns1ps 1 s
Diffusion de neutrons
Diffusion de rayons X
Spectroscopie diélectrique large bande,
conductivité électrique
Mesures électrocinétiques
RMN à gradient de champ pulsé
Diffusion de traceurs
Cinétique d’extraction
liquide/liquide
Calorimétrie
Méthodes expérimentalesMéthodes expérimentales
Diffusion de lumière
expériences magnéto-optiques
III-2/ Couplage transport-structure dans les géomatériauxPoreux (H2O, CO2, ions, colloïdes)
• Différents niveaux de description• Passage d’une échelle à l’autre (Modélisation à gros grains)
1ns1psnoyaux et électrons
atomes et molécules
échelle humaine1 s
Dynamique moléculaire ab
initio
Dynamique moléculaire
classique
Simulations Monte-Carlo
modèles àsolvant continu
Dynamique brownienne
Méthodes sur réseaux (Lattice-Boltzmann
electrokinetics)
Méthodes analytiques(Thermodynamique et
transport)
Méthodes de modélisationMéthodes de modélisation
Stochastic Rotational Dynamics
III-3/ Couplage transport-structure dans les géomatériauxPoreux (H2O, CO2, ions, colloïdes)
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X-ray Tomography(3D)
X ray microscopy (2D and 3D for thick sections,above several m )
Length
1A 1nm 10 nm 0.1m 1m 10 m 100 m 1 mm 1 cm
TEM (2D transmission or 3D thin sections <100 nm)
SEM (2D section) SEM-FIB (3D destructif)
(U) SANS, (U) SAXSDiffraction
P. LEVITZ CNRS-UPMC-PECSA-NOV 201112
IV-1/ Imagerie 3D par rayon X des géomatériaux multiéchelles
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3 D RECONSTRUCTION
PROJECTION IMAGE
PROJECTION IMAGE
13P. LEVITZ CNRS-UPMC-PECSA-NOV 201113
P. LEVITZ CNRS-UPMC-PECSA-NOV 2011
Soleil, SWING line, Dec 2008
CEM I, LCPC, 1.5 year old
P. Levitz, L. Michot, I. Bihannic, S. Brisard, P. Guttmann (2009)American mineralogist 2011
8.6 m
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P.Levitz, L. Michot, P. Guttman (BESSY, May 2009, June 2010)
Organization of a clay cake (resolution=15 nm)
15P. LEVITZ CNRS-UPMC-PECSA-NOV 201115
P. LEVITZ CNRS-UPMC-PECSA-NOV 201116
Merci de votre attention
