2023-09-28T12:47:20Z EPrints https://oatao.univ-toulouse.fr/images/sitelogo.jpg https://oatao.univ-toulouse.fr/ 21555 3 1 2023-07-05T12:01:16Z 2023-07-05T12:01:16Z https://oatao.univ-toulouse.fr/id/eprint/29713 This item is in the repository with the URL: https://oatao.univ-toulouse.fr/id/eprint/29713 2023-07-05T12:01:16Z

Currently, we are facing a general technological gap for the separation of mixtures containing colloidal particles (metallic nano-particles, macro-molecules, etc.). This project aims to extend the principle of Hollow Fiber Flow Field-Flow Fractionation (HF5) toward continuous size-based separation of colloidal suspensions. HF5 is an analytical technique used for particle fractionation (according to their size) in view of their characterization. The principle of particle separation is based on consecutive focusing of particles of different sizes on different ow streamlines with the aid of a permeate ow applied across the hollow-ber wall and their differential elution by the main ow streamlines at the ber outlet. In this Ph.D., we developed an automated sequential prototype based on the HF5 principles. The accumulation and elution conditions were explored, leading to the prescription of a separation methodology, which applies for stable negatively charged Brownian particles (in order to limit particle aggregation and adsorption on the membrane). A CFD model was developed to guide the initial prototype design and the choice of the operating conditions. The numerical model was extended to include an original description of colloidal dynamics near phase transition and its impact on near-membrane particle accumulation and relaxation processes. We evidenced the existence of a permeate ow-rate (during elution) at which the Brownian diffusion prevails over the drag force, and that allows controlling particle differential elution: this reveals to be a crucial condition for successful separation. The developed prototype allows the processing of higher sample amount than classical HF5, by using the total membrane surface during particle focusing. We performed the separation of latex polystyrene nanoparticles with a size ratio of 5, using 4.74 μg of particles per cm 2 of membrane without compromising the peak resolution (similar to AF4 conguration and superior to HF5). Moreover, the prototype allows running several consecutive separation cycles (up to ve cycles were tested), without increasing membrane fouling. To allow prototype scale-up, further optimization of particle accumulation along the membrane and permeate-ow control during elution are needed. Finally, a system for continuous operation was developed. It is not included in this manuscript for confidentiality reasons.

Adriana Bentes Correia Ferreira 2023-07-04T09:23:12Z 2023-07-04T09:23:12Z https://oatao.univ-toulouse.fr/id/eprint/29712 This item is in the repository with the URL: https://oatao.univ-toulouse.fr/id/eprint/29712 2023-07-04T09:23:12Z

La capacité de rallumage est un aspect critique de la conception des moteurs aéronautiques et les normes de sureté exigent l'allumage du moteur en conditions de haute altitude (basse pression : P = 0.3 bar et basse température : T = 233 K ). Ainsi, l'influence des conditions de basse pression et de basse temperature doit être mieux comprise. Pour cela, l'effet de ces conditions sur les phenomènes chimiques a tout d'abord été étudié en configurations purement gazeuses. Les résultats ont alors montré que les conditions sub-atmosphériques étaient désavantageuses à cause d'un ralentissement de la réactivité chimique et donc d'une réduction de la puissance dégagée. De plus, des simulations numériques directes ont été réalisées en utilisant une chimie ARC multi-composante ce qui a permis de comparer le développement des noyaux de flamme en fonction des conditions de pression et de température. Les résultats indiquent alors que les noyaux formés en condition de basse pression sont moins robustes aux phénomènes d'extinctions. D'autre part, l'influence des conditions de haute altitude sur le diphasique a aussi été évaluée. Premièrement, au niveau de l'injection de carburant, les données expérimentales disponibles ont montré que les basses pressions réduisent les processus d'atomisation ce qui conduit à la formation d'un spray composé de gouttes plus larges et moins nombreuses. Des simulations d'allumage diphasique ont alors été réalisées en prenant en compte la modification de la distribution de goutte induite par les conditions de haute altitude. Un changement complet du régime de combustion a alors été observé par rapport au cas gazeux. Pour finir, ce travail a permis de développer de nouvelles méthodes numériques qui ont pu être utilisées pour simuler l'allumage en condition réaliste de haute altitude dans le banc MERCATO. Ce calcul a mis en évidence le rôle critique des phénomènes diphasiques dans la formation et le développement du noyau. De plus, l'effet néfaste des basses pressions et des basses températures sur l'allumage a été retrouvé. The relight capability is a critical aspect of the aeronautical engine design and safety standards require the ignition of the engine under high altitude conditions (low pressure: P = 0.3 bar and low temperature: T = 233 K). Therefore the influence of low pressure and low temperature conditions on the ignition processes must be better understood. For this purpose, the effect of these conditions on the chemical phenomena has been first evaluated with purely gaseous configurations. The results have shown the detrimental effect of sub-atmospheric conditions via a slowing down of the chemical reactivity and thus a reduction of the power released. In addition, direct numerical simulations performed using a multi-component ARC chemistry enable to compare the kernel developments depending on the pressure and temperature conditions and indicate that low pressure kernels are less robust to extinction phenomena. On the other hand, the influences of high altitude conditions on the two-phase flow have also been evaluated. Firstly, at the fuel injection, the available experimental measurements have shown that low pressure reduces the atomization phenomenon resulting in a spray with larger and fewer droplets. Two-phase ignition simulations have thus been performed taking into account the different droplet distribution due to the high altitude conditions. A complete modification of the combustion regime has then been observed compared to the gaseous case. Finally, this work enables to develop new numerical methods which have been used to simulate the ignition under realistic high altitude conditions in the MERCATO configuration. This computation highlighted the critical role of the two-phase phenomena in the formation and development of the kernel. Furthermore, the detrimental effect of low pressure and low temperature on the ignition has been recovered once again.

Antoine Pestre 2023-06-30T12:02:32Z 2023-06-30T12:02:32Z https://oatao.univ-toulouse.fr/id/eprint/29711 This item is in the repository with the URL: https://oatao.univ-toulouse.fr/id/eprint/29711 2023-06-30T12:02:32Z

De très nombreuses bactéries sont capables de connecter leur métabolisme avec une électrode qu’elles utilisent comme accepteur ou donneur d’électrons. Quelques études ont mis en lumière des processus similaires avec des levures. Pour l’heure, de tels transferts d’électrons extracellulaires n’ont pas été décrits avec les cellules animales, bien que de multiples résultats expérimentaux laissent penser qu’ils pourraient exister. Ces travaux de thèse ont eu pour objectif d’explorer la capacité de cellules animales à échanger des électrons avec des électrodes. L’étude par voltammétrie cyclique de cellules MRC-5 et Vero adhérées à la surface d’électrodes en carbone a mis en évidence leurs effets catalytiques différents sur la réduction électrochimique du dioxygène. La culture de cellules Vero sur des électrodes de carbone polarisées a démontré que les potentiels entre -0,15 et 0,25 V/ECS ne permettent pas l’adhésion des cellules, bien qu’ils ne semblent engendrer aucune réaction résiduelle significative au niveau des électrodes. Au potentiel appliqué de 0,45 V/ECS, un courant d’oxydation a été enregistré pendant plusieurs jours en présence de cellules Vero adhérées à la surface de l’électrode. La génération de courant d’oxydation est strictement conditionnée par la présence de dioxygène, suggérant une origine mitochondriale des électrons. La forte diminution du courant en l’absence de glutamine conduit à certaines hypothèses sur les voies métaboliques impliquées dans le transfert d’électrons extracellulaire.

Simon Guette-Marquet simon.guettemarquet@toulouse-inp.fr