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RÉSUMÉ
Cet article est axé sur les aspects théoriques de l’extraction liquide-liquide. Il vise à sensibiliser le lecteur à l’existence des nombreux phénomènes physico-chimiques qui concourent à l’extraction sélective d’un soluté cible initialement présent dans un mélange complexe et à montrer comment il est possible d’en tirer profit pour optimiser une séparation. Il rappelle d’abord le principe de la méthode ainsi qu’un certain nombre de définitions qui s’y rattachent, puis propose une classification des systèmes d’extraction liquide-liquide avant d’aborder la question des contraintes imposées par un procédé industriel.
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Gérard COTE : Professeur Institut de Recherche de Chimie Paris, PSL Research University, Chimie ParisTech – CNRS
INTRODUCTION
L’extraction liquide-liquide est une technique de séparation largement utilisée à l’échelle industrielle, dans des domaines aussi variés que l’hydrométallurgie classique, l’industrie nucléaire, la pétrochimie, l’industrie pharmaceutique ou encore l’industrie agroalimentaire. Bien que le principe de cette technique soit relativement simple, les séparations qu’elle permet de réaliser sont en réalité le résultat de la conjonction d’un grand nombre de phénomènes physico-chimiques.
La classification des systèmes d’extraction proposée dans ce premier article [J 2 760] sur l’extraction liquide-liquide repose sur une approche macroscopique des transferts de masse utile dans une vision procédés : extractions non compensées, extractions avec échanges de cations ou échanges d’anions. Cependant, au-delà de cette classification, l’attention du lecteur est attirée sur l’importance des phénomènes de coordination sur lesquels repose largement la formation de nombreuses espèces extractibles d’intérêt. En particulier, dans le cas de l’extraction des métaux en hydrométallurgie, l’importance relative des interactions en sphère interne et en sphère externe au sein des entités formées en phase organique est discutée dans le cadre d’une approche unificatrice soulignant la continuité des phénomènes entre les échelles moléculaire et supramoléculaire. Cela permet d’identifier les leviers dont dispose l’ingénieur pour concevoir des systèmes d’extraction sélectifs vis-à-vis d’ions cibles, mais également d’appréhender les verrous qui s’y opposent.
L’article [J 2 761] est centré sur les aspects thermodynamiques et cinétiques des transferts de matière entre deux phases liquides non miscibles.
L’article [J 2 762], quant à lui, donne quelques éléments sur la définition d’un procédé d’extraction liquide-liquide, mais il est surtout consacré à la présentation des réactifs industriels disponibles pour formuler un solvant d’extraction.
Les articles suivants [J 2 765] et [J 2 766] concernent plus particulièrement les aspects pratiques, la mise en œuvre et le développement industriel. Enfin, l’article [J 2 770] est entièrement axé sur les séparations par extraction à l’aide de fluides supercritiques.
Le lecteur pourra également consulter les articles [P 1 425] et [J 2 780].
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MOTS-CLÉS
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- Version archivée 1 de déc. 1998 par Gérard COTE
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5. Caractéristiques et contraintes d’un système industriel
L’extraction liquide-liquide assure généralement au moins l’une des trois fonctions suivantes :
-
séparation en deux groupes des solutés initialement présents dans un mélange complexe ;
-
concentration d’un soluté particulier ;
-
purification poussée d’un composé chimique donné.
Industriellement, selon l’application envisagée, l’une de ces trois fonctions est déterminante. La mise en œuvre généralement la plus économique à l’échelle industrielle consiste à réaliser une extraction méthodique à contre-courant selon le schéma de principe de la figure 8, chacune des étapes comprenant plusieurs étages théoriques, et chacun des flux circulant en continu [J 1 078]. Les étapes principales d’un système typique d’extraction sont les suivantes.
a) Extraction du soluté contenu dans la phase d’alimentation à l’aide d’un solvant approprié. En hydrométallurgie, la phase d’alimentation est systématiquement une solution aqueuse tandis que le solvant d’extraction est de nature organique. Par contre, en pétrochimie, la phase d’alimentation et le solvant d’extraction sont généralement tous les deux de nature organique ...
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BIBLIOGRAPHIE
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-
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-
(3) - WRIGHT (A.), PAVIET-HARTMANN (P.) - Review of physical and chemical properties of tributyl phosphate/diluent/nitric acid systems. - Separ. Sci. Technol., 45, n° 12, p. 1753-1762 (2010).
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(5) - TIAN (Q.), HUIZHOU LIU (H.) - Densities and viscosities of binary mixtures of tributyl phosphate with hexane and dodecane from (298.15...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
IUPAC Compendium of Chemical Terminology http://goldbook.iupac.org/PDF/goldbook.pdf (page consultée le 05/07/2016)
HAUT DE PAGE
GOREN (M.B.). – Hydrometallurgical process for the recovery of uranium. US Patent 3,115,388, 24 décembre 1963.
WIGSTOL (E.) et FROYLAND (K.E.). – Separation of copper from cobalt. US Patent 3,887,679, 3 juin 1975.
ARRACHART (G.), AYCHET (N.), BERNIER (G.), BURDET (F.), LEYDIER (A.), MIGUIRDITCHIAN (M.), PELLET-ROSTAING (S.), PLANCQUE (G.), TURGIS (R.) ET ZEKRI (E.). – Nouveaux composés bifonctionnels utiles comme ligands de l’uranium(VI), leurs procédés de synthèse et leurs utilisations. Brevet WO 2013/167516 A1 – PCT/EP2013/059352.
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