Facteurs d'entrave pour la diffusion et la convection dans les pores

Il est bien connu que les solutés dans des pores remplis de liquide de dimensions moléculaires ont des diffusivités réduites et sont filtrés lors de la filtration. Pour les molécules de soluté suffisamment grandes pour agir comme des particules hydrodynamiques, ces phénomènes peuvent être expliqués par une combinaison d'interactions hydrodynamiques particule-mur et de restrictions stériques. Des expressions théoriques qui incluent ces effets sont disponibles depuis de nombreuses années, mais, même pour les sphères dans des pores de section constante, certaines informations hydrodynamiques faisaient défaut jusqu'à récemment. En particulier, le coefficient de traînée local renforcé et le coefficient de retard local pour des positions hors axe n'avaient pas été pleinement caractérisés, nécessitant que les résultats pour des particules symétriquement positionnées (« approximations de ligne centrale ») soient utilisés pour prédire les entraves diffusionales et convectives. Dans cet article, l'état actuel de la théorie du transport entravé est examiné pour des sphères neutres dans des pores ou fentes cylindriques longs, et il est montré que de telles approximations ne sont plus nécessaires. De nouvelles expressions sont présentées pour les facteurs d'entrave diffusifs et convectifs qui sont correctement moyennés sur la section transversale du pore. Les erreurs quadratiques moyennes dans les approximations de ligne centrale sont respectivement de 20 % et 6 % pour les facteurs d'entrave diffusifs et convectifs dans des pores cylindriques ; pour les pores en fente, les erreurs correspondantes sont de 16 % et 10 %. Des comparaisons sont faites entre les prédictions et les données récentes obtenues en suivant les positions des particules dans des microcanaux.