(Dr. Marianne Seijo)

La coagulation et la sédimentation font partis des processus les plus importants dans les milieux aquatiques, non seulement pour le traitement de l’eau, mais aussi pour la prédiction des flux sédimentaires et les temps de résidence des composés traces dans les eaux naturelles. Toutefois, la plupart des modèles mathématiques utilisés pour déterminer les temps de résidence et la circulation des composés traces, ne tiennent pas compte des processus de l’influence des processus de coagulation-sédimentation, les agrégats formés étant souvent décrits à l’aide de modèle non-réalistes, la plupart du temps sous la forme de sphères imperméables et en utilisant des équations directement issues de la théorie de Smoluschowski ou de Stokes.

Bien que des paramètres comme la taille et la concentration colloïdale soient pris en considération, peu d’importance a été portée à i) l’hétérogénéité de la fraction colloïdale, principalement des particules inorganiques, des biopolymères et des composés fulviques, présents à des concentrations variables, ii) l’utilisation d’une valeur unique pour le facteur de collision indépendamment des probabilités de collage individuelles entre les différences espèces présentes, et iii) le caractère fractal des agrégats formés.

La nature de notre recherche est essentiellement ici fondamentale avec comme objectifs une amélioration des modèles de coagulation-sédimentation dans les eaux de surface tout en se focalisant sur une description aussi précise que possible des probabilités de collage, de la structure des flocs et agrégats formés et calcul des dimensions fractales. Des modèles mathématiques et informatiques pour évaluer i) les forces entre colloïdes à l’échelle microscopique, et ii) modéliser les processus de coagulation et de formation de flocs à l’échelle mésoscopique sont développés et utilisés pour évaluer les paramètres les plus pertinents à utiliser dans des modèles macroscopique de circulation de la matière colloïdale et des composés traces dans les milieux naturels.

Flocs (biopolymère et composés fulviques (FA)) obtenus à différentes forces ioniques a) 5x10-4 mol.L-1, b) 1x10-3 mol.L-1, c) 1.10-2 mol.L-1, d) 5x10-2 mol.L-1, e) 1x10-1 mol.L-1. Les biopolymères apparaissent en vert, les acides fulviques en jaune. Dans chaque cas deux représentations sont données (longitudinale et parallèle à l’axe du biopolymère). A une force ionique de (5x10-4 mol.L-1),une monocouche de FA est adsosbée sur le biopolymère. En augmentant la force ionique, l’épaisseur de la couche adsorbée augmente en raison de la formation d’agrégats de FA en solution. L’influence des biopolymères est ainsi fortement influencée par la concentration en FA et force ionique de la solution.