SYNTHESE DES ACIDES PHOSPHONIQUES ET LEURS APPLICATIONS A L’EXTRACTION LIQUIDE-LIQUIDE DES ACTINIDES ET DES LANTHANIDES.
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Date
2016-12-01
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Abstract
Résumé (Français ):
Ce travail de thèse, a été initié par la synthèse d’acides phosphoniques et leurs caractérisation ont été effectuées par différentes méthodes d’analyse spectrométriques (RMN, FTIR,..) et physico-chimique (pH-métrie).
Dans second lieu nous avons étudié l’extraction liquide-liquide du cation La(III) par les extractants synthétisés : l’acide aminododécyldiméthylène diphosphonique, l’acide aminooctyldiméthylène diphosphonique et l’acide aminobutyldiméthylène diphosphonique. Cette étude passe par l’examination de plusieurs paramètres qui influent sur un tel procédé. La meilleure performance est constatée lors de l’extraction par l’acide aminooctyldiméthylène diphosphonique avec un rendement de 68% à T=25°C, Vaq/Vorg=2, [La(III)] =5 10-4 M et Q=5, et une cinétique d’extraction de 20 minutes.
Dans la troisième partie, Nous avons choisi cet acide pour étudier l’effet de la taille du cation lanthanide sur l’efficacité d’extraction de l’acide aminooctyldiméthylène diphosphonique. Une élévation de l’extrabilité en se déplaçant du La(III) à Eu(III), ce qui est expliqué par le fait que l’acidité des cations lanthanides trivalents augmente avec l’augmentation du numéro atomique. Les meilleurs rendements pour les cations investigués sont atteints lors de l’ajout de KNO3 à une concentration de 0.1M.
Enfin une dernière partie dans laquelle nous avons développé une méthode d’extraction des cations lanthanides dans un système biphasique aqueux via l’extraction par point de trouble. Cette méthode a plusieurs avantages telque : la procédure expérimentale simple, le coût bas, et le facteur de concentration élevé ; en plus, c’est une des méthodes vertes qui respecte mieux l’environnement comparé avec les procédés d’extraction liquide-liquide classiques qui généralement font appel à des solvants organiques souvent couteux et/ou toxiques.
Dans cette partie, nous avons réalisé un procédé d’extraction vert pour la récupération et la valorisation des cations Gd(III), Tb(III) et Dy(III) en milieu nitrates dans un système biphasique aqueux via l’emploie de l’acide aminooctyldiméthylène diphosphonique et un surfactant nonionique le Tx-100. Le rendement d’extraction par point de trouble augmente dans l’ordre : Gd(III) <Tb(III)< Dy(III). L’extraction a été quantitative et est assurée lorsque 6≤pH≤7, avec des rendements de 85-95% à une température du point de trouble égale à 55°C, d’où la réduction en consommation de l’énergie et l’élimination du solvant organique.
Mots clés : Extraction liquide-liquide, Extraction par point de trouble, Acides aminodiphosphoniques, Les terres rares, Surfactant non ionique.
Résumé (Anglais) :
This study was initiated by the microwave synthesis of phosphonic acids and their characterization was realized by different spectroscopic and physico-chemical methods (UV, NMR, FTIR and pH). After that, we investigated the effect of alkyl chain length of aminoalkyldiphosphonic acids on solvent extraction of lanthanum (III) from chloride media as a method of recovery and decontamination of aqueous industrial’s effluents.
We made a study of optimal parameters, wich govern such a process. According to our results, in general, more the alkyl chain length is long better will be the yield of extraction but it shows also that beyond of certain number of carbon all growth of this one is without effect on the yield of lanthanum (III) solvent extraction. The best performance was reached for the aminooctyldiphosphonic acid, the yield is 68 % at T=25°C, Vaq/Vorg=2, [La(III)] =5 10-4 M and Q=5, the extraction kinetic time is of 20 minutes.
In the second part of this study, we examined the effect of lanthanide cation size on the extractability of aminooctyldimethylene diphosphonic acid. The results are promising, due to the extraction percentages attaining for each cation at Q=4, [KNO3] =0.1M.
In the third part, we studied the cloud point extraction of Gd(III), Tb(III) and Dy(III) by aminooctyldimethylene diphosphonic acid and non ionic surfactant, the Tx-100. Above a certain temperature called "cloud point" (TC), aqueous solutions of most of the nonionic surfactants lead to liquid-liquid phase separation: a surfactant-rich phase (coacervate) and a dilute phase appear. This technique thus appears as powerful, low-energy requiring and environmentally-friendly.
Moreover, the ability of Tx-100 and aminooctyldimethylene diphosphonic acid micellar system to extract both rare earth cations from aqueous solution was shown. Extractability increases in the order: Gd(III) <Tb(III) <Dy(III). High extraction efficiency reached was about 85-95% for the three cations when 6≤pH≤7, at a cloud point temperatute equal to 55 °C.
Key words: Solvent extraction, Cloud point extraction, Aminodiphosphonic acids, Rare earth cations, Non ionique surfactant.
Description
Doctorat en Sciences
