PERIODO: LUGLIO - OTTOBRE

I fenomeni di filtrazione di sospensioni di particelle (colloidi) in mezzi porosi saturi sono di estrema rilevanza in numerose applicazioni ingegneristiche, che spaziano dal trasporto di particelle in sistemi acquiferi alla filtrazione di fluidi in svariate applicazioni industriali. Il corso fornisce conoscenze sia teoriche sia applicate sui processi di filtrazione in mezzi porosi e di clogging (intasamento) ad essi spesso associati. Sono affrontati anche temi inerenti ai sistemi colloidali instabili ed ai fluidi non newtoniani. Gli argomenti sono presentati con un approccio multi-scala, dalla dimensione microscopica alla scala di campo, con particolare riferimento ai processi di filtrazione rilevanti nel settore ambientale (dispersione di nanoparticelle in ambiente sotterraneo, bonifica di acquiferi contaminati).

Filtration processes of suspended particles (colloids) in saturated porous media are extremely relevant in many engineering applications, including particle transport in aquifer systems and fluid filtration in several industrial applications. The course provides theoretical and practical information on filtration processes in porous media and on the associated clogging. Issues related to unstable colloidal systems and particle behavior in non Newtonian fluids also presented. The topics are presented with a multi-scale approach, from the microscopic pore scale to the field scale, with a specific focus on filtration processes of environmental relevance (dispersion of nanoparticles in the subsurface, remediation of contaminated aquifers).

Introduzione al trasporto di particelle in mezzi porosi saturi.
Trasporto di particelle in mezzi porosi alla microscala: imaging e simulazioni numeriche
Trasporto di particelle in mezzi porosi alla macroscala: prove di laboratorio e modellazione. Equazione di trasporto di massa, meccanismi di interazione colloide/mezzo poroso (interazioni di equilibrio e non equilibrio, deposizione reversibile e irreversibile).
Fenomeni di clogging. Trasporto di sospensioni colloidali instabili . Filtrazione in fluidi non Newtoniani.
Applicazioni industriali.
Applicazioni ambientali: iniezione di nanoparticelle ferrose per la bonifica di acquiferi contaminati.

Introduction to particle transport phenomena in saturated porous media
Particle transport in porous media at the microscale: imaging and numerical simulations.
Particle transport in porous media at the macroscale: laboratory tests and modelling. Mass transport equations, colloid/porous medium interaction mechanisms (equilibrium and non equilibrium interactions, reversible and irreversible retention).
Porous medium clogging. Transport of unstable colloidal suspensions. Particle filtration in non Newtonian fluids.
Industrial applications.
Environmental applications: injection of iron nanoparticles for groundwater remediation.

Course schedule:
1. 16/06 h. 9-12 Introduction. Flow and mass transport phenomena in porous media. Groundwater contamination.
2. 19/06 h. 9-12 Flow of Newtonian and non Newtonian fluids in porous media. Darcy- and pore-scale.
3. 22/06 h. 9-12 Introduction to particle transport in porous media, DLVO and extended DLVO theory.
4. 26/06 h. 14-17 Solute transport in porous media: solute-porous medium interaction mechanisms (linear and non linear sorption, non equilibrium phenomena, dual porosity model).
5. 03/07 h. 14-17 Heat transport
6. 05/07 h. 9-12 Nanoparticles in aquatic environments (guest lecturer: prof. Nathalie Tufenkji, McGill University, Montrela – CA)
7. 10/07 h. 14-17 Particle transport in porous media: mechanisms and mathematical modelling
8. 12/07 h. 9-12Examples of particle transport in porous media: exercises using MNMs
9. 17/07 h. 14-17 Nanoparticles for groundwater remediation
10. 24/07 h. 14-17 Final presentations by the students
Room: "Aula Rocce", at DIATI door 3, for all classes except for 12th July (we will meet in "Aula Geoinformatica" at DIATI door 3).